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近十年,ACS Catalysis期刊以“Career in Catalysis”为主题遴选了一些催化领域国际著名科学家以Account方式发表文章予以介绍,包括德国马普所Robert Schlögl教授、美国加利福尼亚大学戴维斯分校Bruce C. Gates教授、日本东京都立大学Masatake Haruta教授等。去年,为庆祝催化大牛英国卡迪夫大学Graham J. Hutchings教授70岁生日及其在工业界和学术界催化领域的杰出成就,ACS Catalysis以“A Career in Catalysis: Graham J. Hutchings”为题发表文章回顾了其催化生涯,重点介绍了其在催化领域中的研究方向和贡献。
Graham J. Hutchings教授是多相催化领域全球公认的顶尖科学家,与国内外工业界和学术界均有合作,研究范围很广,在金属氧化物和负载型纳米颗粒催化剂制备新方法、选择性氧化、乙炔氢氯化、直接合成双氧水方面做出了卓越贡献,并在金基催化剂的发现、应用和理解中发挥了核心作用,其工作在非均相催化学科中产生了很多影响。
Graham J. Hutchings教授及其好友Masatake Haruta教授的研究工作开创了一个新的非均相催化剂研究领域——金催化,而金催化贯穿了其催化生涯。他在20世纪80年代发现了金催化剂在乙炔氢氯化中具有高活性的特点,随后与Johnson Matthey(庄信万丰)合作成功实现了金催化剂在中国生产氯乙烯单体中的工业化应用,取代了环境不友好的传统汞催化剂,这一发现使得《关于汞的水俣公约》成为国际法律;对金催化剂的活性形式进行了深入的研究,发现纳米颗粒、亚纳米簇、原子分散物种等不同形式的金催化剂在不同反应中表现出不同的活性,比如低温一氧化碳氧化中主要活性物种为亚纳米簇金物种,而乙炔氢氯化中活性组分为原子分散的阳离子金物种;开创了金钯合金催化剂的探索工作,用共浸渍法首次制备了二氧化钛负载的金钯合金纳米颗粒,这些纳米颗粒尺寸分布非常广并均以合金形式存在且具有不同组分,这一特别的催化剂配方对催化剂精准发现具有重要价值,发现这类催化剂对直接合成双氧水和苯甲醇选择性氧化具有很高的活性,并对这类催化剂的结构性质进行了深入研究,提出了金核钯壳的纳米颗粒模型并在2005年氧化催化世界大会上做了展示。
Graham J. Hutchings教授在以分子氢气和氧气为原料直接合成过氧化氢领域深耕20余年,保持着过氧化氢稳定合成速率最高记录,并且第一次在无酸或卤化物促进剂条件下实现了氢气近100%的选择性,深入研究发现金钯合金催化剂中钯是直接合成过氧化氢的活性成分而金则是改性剂,为新的直接合成过氧化氢催化剂设计提供了有力支持,随后发现了一种新的高效催化剂——钯锡合金催化剂,这些成果对过氧化氢绿色合成具有重要意义;在正丁烷选择性氧化制马来酸酐领域第一次发现并证明了无定形磷酸钒相的重要作用,而且提出了磷酸钒催化剂合成的优化方法,发现了沙漠玫瑰形貌的磷酸钒;在短链烷烃(甲烷、乙烷、丙烷)活化领域,发表了第一篇关于氧化镁催化剂在甲烷偶联反应中可以产生气相甲基自由基的文章,利用液相中过氧化氢衍生的或通过同时加入分子氢气和氧气原位产生的自由基,开发了一种新的低温液相甲烷选择性氧化方法,成功发现Fe-ZSM-5基催化剂和负载型金钯催化剂具有优异的催化性能,两类催化剂中加入铜后均可以大幅增加甲醇选择性,Cu-Fe-ZSM-5催化剂和过氧化氢水溶液催化体系对其他短链烷烃如乙烷、丙烷的选择性氧化也非常有效,而无载体的金钯胶体纳米颗粒在甲烷选择性氧化中也表现出高的活性;在选择性氧化领域,大量用溶胶-固定化法制备了高活性的双金属催化剂,发现溶胶固定金钯纳米颗粒对于芳香烃(如甲苯、二甲苯)和醇(如苯甲醇)氧化均具有高活性,同时发现可以通过使用碱性载体和使用三金属金钯铂代替双金属金钯能够完全关闭苯甲醇氧化中的歧化反应进而提高苯甲醛的选择性;在环境催化领域,基于大量研究,在一氧化碳室温去除、可挥发性有机化合物氧化、催化产生过氧化氢进而对水中细菌病毒消杀处理方面取得了一系列重要成果;同时在球磨法、超临界抗溶剂沉淀法制备催化剂方面做出了重要贡献。
Graham J. Hutchings,英国卡迪夫大学教授,2008-2019担任英国卡迪夫催化研究所主任,2009年被选为英国皇家学会院士,2016年被评为英国化学皇家教授,2018年被授予英国CBE勋章。截止目前,发表学术论文及著作超过812篇,引用 > 59100次, h-index 113,其个人主页详见:
http://www.cardiff.ac.uk/people/view/38519-hutchings-grahamhttps://mp.weixin.qq.com/s/vd4SKSdJAQWTD673-71k-A
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