催化大師-K. P. de jong課題總結

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K. P. de jong

荷蘭烏得勒支大學(Utrecht University)教授，歐洲科學院院士, J. Catal.編委

Phone: +31 30 253 6762

E-mail: k.p.dejong@uu.nl

主頁：http://www.inorganic-chemistry-and-catalysis.eu/KrijndeJong.html

基本情況介紹：

K.P. de Jong是一個典型的專註於工業催化的化學家，他曾經在工業圈（Shell石油）奮鬥了15年, 然後重歸學術圈。他的研究成果惠及工業學術兩界, 是公認的催化大師。文章總引用次數>15000, H-index: 65(基於google scholar)。

註：原諒我不喜歡講廢話，有興趣的請點擊他的主頁查看，我只能跟你說他真的很牛

研究方向分類介紹：

1. 雙功能催化劑的設計

主要貢獻：1) 以雙功能Pt-Y-Al2O3為模型催化劑，探究了Pt中心與酸中心之間的空間距離對催化活性的影響，發現兩個中心並不是越近越好，糾正了人們一直以來的思考誤區，提出從納米尺度來設計雙功能催化劑活性中心空間位置的重要意義。

2) 發展了一種通過小角X散射從介觀尺度來表徵納米顆粒分布的方法，為實現雙功能催化劑的合理設計（雙催化中心空間排布）提供了有效的表徵手段。

代表作：Nature 2015, 528, 245–248; Angew.Chem. Int. Ed.2015, 54, 11804-11808;

2. F-T合成

主要貢獻：1) 用Al2O3和碳納米纖維(CNF)來負載高度分散的Fe2O3納米顆粒，最終實現了合成氣高選擇性製備低鏈烷烴(FTO)，提出載體與Fe2O3納米顆粒之間弱相互作用對催化活性中心(FeCx)形成的重要作用;

2) 第一次將TEOM ( tapered-element oscillating microbalance)用來原位分析高溫F-T合成過程中的積碳量，發現C的形成與原料氣壓力以及H2/CO比例有關，在高壓(20 bar)，高H2/CO比(5:1)時，Fe/Al2O3催化劑上積碳最少，且具有高的低鏈烷烴選擇性，低的甲烷選擇性；

3) 第一次提出Co納米顆粒用於F-T合成時具有尺寸效應，與納米顆粒的尺寸大小和分布均有關係。

代表作：Science 2012,335, 835-838；Angew.Chem. Int. Ed. 2012, 51, 7190-7193; Adv. Func.Mater. 2015, 25, 5309-5319; J.Catal. 2015,328, 130-138; J.Catal. 2013,303, 22-30; J.Catal. 2010,270, 146-152；J.Catal. 2006,237, 152-161；J.Catal. 2006,237, 291-302

3. 尺寸效應

主要貢獻：他所研究的尺寸效應的體系有很多，最有名的是Co納米顆粒的尺寸效應。

1) 第一次提出Co納米顆粒用於F-T合成時具有尺寸效應，並將這種尺寸效應歸結於CO誘導的催化劑表面重構, 這種尺寸效應與納米顆粒的尺寸大小和分布均有關係，窄分布利於F-T合成；

2) Co催化劑用於乙醇蒸汽重整時，也具有尺寸效應，且顆粒越小生成的積碳越少，主要是因為台階原子(terrace atoms)的比例小

其他體系：1) 在甲烷化反應中，Ni催化劑的穩定性與尺寸相關(中等尺寸好)；2) Fe在F-T合成中也具有尺寸效應(小尺寸較好); 3) 金屬氫化物作為儲氫材料時也有尺寸效應。

代表作: J. Am. Chem. Soc. 2006,128, 3956-3964; J. Am. Chem. Soc. 2009,131, 7197-7203; J. Catal. 2010,270, 146-152; Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 9493-9497; J.Catal. 2014,318, 67-74; Adv.Funct. Mater 2014, 24, 3604-3611; J. Am. Chem.Soc. 2012,134,16207-16215; J. Am. Chem. Soc. 2008,130, 6761-6765; Angew. Chem. Intern. Ed. 2006, 45, 3501-3503; J.Am. Chem. Soc. 2005,127, 16675-16680.

4. 負載型納米催化劑的可控合成及其催化

1) 通過調節SBA-15的窗口尺寸改變(salen)CoIII複合物的局部濃度進而影響其催化活性: Angew. Chem. Int. Edit. 2013, 52, 10854-10857；

2) 採用NO控制硝酸鹽熱分解製備負載型NiO和Co3O4催化劑:Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 4547-4549；

3) 發現Co3O4納米顆粒的分散度與乾燥條件直接相關，並通過這一現象研究了納米顆粒的分散度與F-T合成穩定性之間的關係:J. Am. Chem. Soc. 2014,136, 7333-7340

4) 發明了一種熔融滲透(melt infiltration)的方法合成了高負載量，可控納米尺寸的負載型Co3O4 : J.Am. Chem. Soc. 2010,132, 18318-18325

5) 發現載體表面羧酸基團對沉積沉澱法製備負載型鎳催化劑的重要作用: J. Am. Chem. Soc. 2005,127, 13573-13582.

5. 表徵技術

K.P. de Jong的很多文章的一大特點是: 用合適的儀器採用合適的方法得到有用的結果，進而提出可靠的機理（他知道得太多了，拜服中）。

選摘:

1) 電子斷層成像技術(electron tomography)無損地得到Y沸石的複雜孔道結構信息, 納米顆粒在介孔材料中的尺寸，分布，具體位置信息等等;

2) 磁共振成像技術(Magnetic resonance imaging)研究金屬離子在載體中的負載(主要是impregnation)過程;

3) 斷層能量彌散衍射成像技術(Tomographic energy dispersive diffraction imaging)研究熱處理製備負載型催化劑的過程, 揭示了催化劑最終結構的起源;

4) 時間分辨的Raman microscopy來研究負載型催化劑製備的物理化學過程。

代表作：Nat. Mater. 2013, 12, 34-39; Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 4213-4217; J.Am. Chem. Soc. 2009,131, 6525-6534; J. Am. Chem. Soc. 2009,131, 16932-16938; Nano Lett. 2009, 9, 2719-2724; Chem. Mater. 2009, 21, 1311-1317; J.Am. Chem. Soc. 2007,129, 10249-10254; J. Catal. 2006,243, 292-302; J.Catal. 2006,242, 287-298; Angew.Chem. Int. Ed. 2005, 44, 1360-1363; J. Am. Chem. Soc. 2005,127, 5024-5025; J. Am. Chem. Soc.2004, 126, 14548-14556; Angew.Chem. Int. Ed. 2001, 40, 1102-1104. J. Am. Chem. Soc. DOI: 10.1021/jacs.5b12800(ASAP)

6. 其他有意思的工作

1)合成氣制醇，發現載體孔徑, 限域內納米顆粒的分布與催化劑失活之間的定量關係: ACS Nano 2014, 8, 2522–2531; J. Catal. 2013,303, 31-40; Angew.Chem. Int. Ed. 2014, 53, 6397-6401.

2) 等級孔分子篩的合成與催化, 提出了通過酸刻蝕和鹼刻蝕結合的手段合成具有三種不同孔徑的等級孔Y型沸石的方法: Angew. Chem. 2010, 122, 10272 –10276

3) 納米孔道限域下, NaBH4的可逆脫氫Energy Environ. Sci. 2011, 4, 4108-4115

他寫的綜述和書有很多，在這裡我推薦兩本:

碳納米纖維的合成與催化應用: Catalysis Reviews 42 (4), 481-510

固體催化劑合成: Synthesis of Solid Catalysts, Wiley-VCH (2009).

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