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张大煜学院开展“成才导航计划”系列讲座


作者: 来源:张大煜学院 发布时间:2023-04-21 点击:[]



为了加强基础学科拔尖人才培养,落实立德树人根本任务,促进学院师生与国内基础化学领域专家学者的学术交流,启发学生的科研思路,张大煜学院举办了四场“成才导航计划”大煜讲坛,分别邀请了浙江大学廖佳宇特聘研究员、中南民族大学张泽会教授、厦门大学谢顺吉教授,以及中国科学院广州能源研究所廖玉河研究员。报告会由张大煜学院于松杰特聘研究员、王敏特聘研究员主持。

讲座一  廖佳宇:基于活化异氰的催化不对称新反应和新策略研究

主持人于松杰研究员首先简要介绍了廖佳宇研究员个人履历和科研经历。报告以氮杂环的重要性开始,廖佳宇老师对其在药物分子领域的应用做了详细总结。接着,廖老师介绍了异腈化学的发展现状以及活化异腈的特点与应用,让大家充分了解了异腈化学。针对活化异腈研究现状,廖老师分析并设想了研究方向。

活化异氰是一类化学性质特殊的有机合成子,兼具亲核性和亲电性,可以从氨基酸制备得到,在有机合成中占有重要地位。然而,现有的研究主要集中于通过催化不对称[3+2]环加成反应构中心手性五元氮杂环。基于活化异氰来构建中心手性六元或更大元氮杂环以及其他手性类型的氮杂环的研究仍然是该研究领域中极具挑战性的课题,极大地限制了异氰化学的发展。

在此,廖老师详细介绍了团队开展的基于活化异氰构建中心手性氮杂环以及其他手性类型(如轴手性、平面手性等)氮杂环的研究:1)发展了首例基于活化异氰的催化不对称高对映选择性[3+3]环加成反应;2)设计并发展了一系列基于活化异氰的催化不对称动态动力学拆分或去对称化反应构建结构多样性轴手性氮杂环。廖老师对其团队所开展的每项工作做了详细介绍,用生动易懂的语言讲解了课题内容,也提到了一些科研实验中的意外发现。

最后,廖老师对其团队的研究进行了总结并对未来研究方向进行了展望,参与此次报告的师生对廖老师报告内容进行积极提问和探讨,使大家对于廖老师的研究内容有了更加深刻的认识,受益匪浅。报告结束后,于松杰老师代表学院为廖老师颁发“大煜讲坛”纪念牌。

讲座二  张泽会:生物基化学品催化转化合成呋喃和含氮化合物

首先,张教授简要介绍了生物质催化转化的研究内容与进展。在经济快速发展的现代社会,化石能源紧缺,解决能源短缺是我国实现可持续发展和保障国家安全的迫切需要。生物质是唯一含碳的可再生能源,有望代替化石资源用于工业生产。目前可通过离子液体介导Lewis酸催化生物质合成平台分子5-羟甲基糠醛(HMF),再通过选择合适的催化剂进行选择性氧化,可制备2,5-呋喃二甲醛(DFF)、2,5-呋喃二甲酸等。在此研究领域中,张教授课题组通过调控活化方式,大大提高了催化转化的选择性。

接下来,张教授向同学们介绍了课题组在生物基含氧化合物催化转化方面的几项重要创新研究成果。通过向反应体系中添加甲酸、乙酸等物质驱动提高反应速率与选择性,并通过实验证明了催化剂晶型对催化效果有影响。以氨水为氮源,以设计的新型铁掺杂二氧化钛催化氧化醇可制得腈,该催化剂可吸附反应中间体,大大提高目标产物选择性。而同样以氨水为氮源,Zn-N4/NC催化剂亦可将酮转化为酮。更具创新性的是,张教授课题组从细胞色素P450中获取灵感设计的Fe-N3类酶催化剂,可将醇、酮的混合物转化为腈。最后,课题组制备出的富含氧位点和酸位点的缺陷MnOx催化剂可催化转化腈制备酰胺,形成一条完整的催化转化“流水线”。

报告结束后由特聘研究员王敏老师作为学院代表为张老师颁发了“大煜讲坛”纪念牌。

讲座三  谢顺吉: C1分子光/电催化转化

首先,谢顺吉教授介绍了将资源丰富的CH4CO2转化为高附加值的化学品的重要意义,以及由于二者分子稳定性所导致的对于高效及高选择性活化过程的挑战性。目前利用可再生的光能及电能来驱动CH4CO2分子的催化选择转化过程,有望在十分温和的条件下实现CH4CO2的高效转化制高附加值化学品。由此,谢教授介绍了自己团队在相关领域的两项杰出工作。

第一项工作为发展了温和条件下甲醇和甲烷惰性C-H键活化和可控C-C偶联方法实现了Pd/TiO2{101}上甲烷制乙烷和Rh1/Zn0.67Cd0.33S上甲醇制乙二醇的高选择性合成。其中TiO2{101}晶面可以促进活性中间体甲基自由基的生成,可以促进甲基自由基的吸附偶联;构筑的Rh1/Zn0.67Cd0.33S异相结界面可以提高电荷分离效率,单原子Rh1可以促进C-H键选择性活化。

第二项工作为针对CO2电催化还原,率先提出了调控水活化以控制CO2还原的思路,成功构建双功能F修饰Cu催化剂。其中氟修饰位点可以促进水活化和*CO加氢至*CHO过程,生成的*CHO更易发生C-C偶联,促进了C2+的生成;而特质的纺锤形铜催化剂的晶格拉伸结构增加了晶格张力,由此增强了高覆盖度下的CO吸附,促进了C-C偶联过程。该催化体系成功在工业级电流密度下获得了高乙烯/乙醇法拉第效率,实现了反应性能新突破,该成果被ScienceNature Catalysis等专文高度评述为“为发展电还原CO2实际应用技术打开了大门”。

报告结束后由特聘研究员王敏老师作为学院代表为谢老师颁发了“大煜讲坛”纪念牌。

讲座四  廖玉河:木质素高值化利用

廖玉河研究员首先介绍了生物质的概念。其是微生物、植物和动物在生长过程中形成的有机质,直接或者间接来自于植物的光合作用,转化生物质可以获得可再生能源生物质能。生物质分为淀粉/酶,植物油以及木质纤维素三种。木质纤维素由于其复杂的结构和丰富的储能受到广泛关注。生物质有三种主要的转化技术,分别是热化学转化(原料适用范围广,能耗高,产物可控性差),生物转化(条件温和,速率慢),化学转化(产物可控性好,能耗低,反应速率快)。

目前生物质高值的利用进展:纤维素类生物质通过水热解聚后生成含氧化合物,与催化剂相作用可以实现碳链的增长,合成碳数10-17的航空燃油前体,最终合成生物航油。但木质素未利用。上述含氧化合物可以催化转化得到生物质基化学品,但是木质素也未利用。而通过对水热解聚生成的葡萄糖及5-羟甲基糠醛催化反应得到乙二醇及25-呋喃二甲酸最终合成聚呋喃二甲酸乙二醇酯,从而实现了纤维素的转化利用。

生物质存在木质素难利用及产物难以分离的困难。利用有机溶剂对木质素进行提取,纤维素半纤维素能够分离,但有机溶木质素难以分离。而通过对木质素油的分离可以选择性的得到木质素的单体及低聚物,从而可以在此基础上进行反应实现对木质素的应用。木质素可应用于油墨,纤维素和半纤维素也可以通过多种不同工艺合成醇、酸等产品。

报告结束后由特聘研究员冯潇老师作为学院代表为廖老师颁发了“大煜讲坛”纪念牌。

最后的答疑环节,大煜师生积极交流,碰撞思维的火花。张大煜学院将进一步落实“成才导航计划”大煜讲坛系列活动,为拔尖学生提供交流平台,通过学术专家的言传身教,激发学生的学术兴趣和创新潜力。

 

廖佳宇,浙江大学药学院特聘研究员,博士生导师。2012年毕业于浙江大学,获得药学学士学位。2016年于新加坡国立大学取得有机化学博士学位并开展博士后研究。2019年6月加入浙江大学开展独立研究工作,致力于发展基于活化异氰的催化不对称新反应和新策略,构建结构多样性手性氮杂环化合物库,为基于原创骨架的先导分子发现以及开发新型手性催化剂或配体积累物质基础。相关研究成果以通讯/共同通讯作者发表于Angew. Chem. Int. Ed., Org. Lett., Chem. Commun.等期刊。

 

张泽会,教授,博士生导师,2019年国家优秀青年科学基金项目获得者,催化转化与能源材料化学教育部重点实验室副主任。2011年博士毕业于中国科学院大连化学物理研究所,同年进入中南民族大学工作,2014年入选武汉市青年晨光科技人才;2017年入选中南民族大学首批青年拔尖人才工程,并破格晋升为教授;2018年入选国家民委中青年英才计划;2018年获第16届教育部霍英东基金会青年教师奖;2018年作为第一完成人获湖北省自然科学三等奖,第三完成人获辽宁省自然科学奖二等奖;2020年湖北省杰出青年科学基金项目获得者。张泽会教授主要从事绿色化学、催化化学等研究工作,以通讯作者在Science Advances,Nature Communications,Chem,JACS,Angew. Chem. Int. Ed.,Chem. Soc. Rev.等期刊发表SCI论文120余篇,被SCI期刊论文引用8000余次,H指数51,获授权专利20项。

 

谢顺吉,厦门大学教授,博导。2008年湖南大学本科毕业,2014年厦门大学博士毕业,2014-2018年厦门大学能源材料化学协同创新中心iChEM博士后和研究员,2018年入职厦门大学,2020年被聘为厦门大学化学化工学院教授、博导。研究聚焦发展电催化和光催化新方法,将二氧化碳、甲烷、甲醇等碳一分子和可再生生物质分子选择性地催化转化为高值化学品,并研究催化反应机制及其调控的表界面化学。在Nature Catal., Nature Commun., Energy Environ. Sci., Chem. Soc. Rev., Chem, Angew. Chem. Int. Ed., ACS Catal.等国际学术刊物上发表论文30余篇。2018年获“ACS Catalysis Award for Early Career Researcher”,2019年获“中国催化新秀奖”,2020年获“国际催化大会青年科学家奖”。2020年获国家优秀青年科学基金资助。

 

廖玉河研究员,2018年毕业于比利时荷语鲁汶大学,目前担任中国科学院广州能源研究所研究员。主要从事可再生碳资源(生物质和CO2)制取高值化学品和液体燃料、固体废弃物的高值利用、以及工业催化等方面的研究,截止目前在Science、Chemical Society Reviews、Energy & Environmental Science、Angewandte Chemie International Edition等发表论文50余篇。入选第六届中国科协青年人才托举工程,国家优秀青年基金(海外)获得者,获中国科学院引进人才青年项目择优支持。目前担任中国可再生学会青年委员会委员,Transactions of Tianjin University(天津大学学报英文版)和Collagen and Leather期刊青年编委。

 

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