第172次-- 科学与技术前沿论坛

主题报告

生物质高效催化转化合成化学品
刘海超教授北京大学

纤维素、半纤维素等糖基生物质是自然界最丰富的碳资源，大量来源于农林废弃物。近年来，人们相继发展了以纤维素等为原料合成高附加值化学品的反应路径, 它们有望替代现有的化石路径，减少二氧化碳排放。本报告将结合国内外研究现状和生物质资源的结构特点，主要汇报近年来我们在纤维素及其葡萄糖、呋喃类化合物等衍生物催化选择转化合成二元醇、二元羧酸等重要含氧化学品方面的研究进展，着重讨论其中涉及的催化剂构-效关系以及特定C-O、C-C等化学键的选择活化机理等。
面向碳中和的废弃聚酯资源化利用
刘志敏研究员中国科学院化学研究所

退役塑料的资源化利用对解决由其带来的环境问题，以及实现双碳目标与绿色可持续发展具有重要意义。聚酯是一大类重要合成材料，约占塑料市场的三分之一，将退役聚酯转化为化学品是其资源化利用的重要途径。我们课题组长期从事可再生/可循环碳资源的转化利用研究，最近根据聚酯材料的结构特点，发展了一系列离子液体催化和水介质促进的聚酯解聚制备化学品的新策略，在解聚聚合物的同时，获得制备化学品的新反应、新方法、新策略。例如，发现卤素阴离子基离子液体与聚酯或酯的氢键作用可增强卤素阴离子的亲核性，进而实现卤素阴离子亲核进攻酯基的烷氧基C-O键。基于此，提出了卤素阴离子基离子液体催化转化聚酯的通用方法，在有氢条件下结合Pd/C催化，实现聚酯解聚转化，生成羧酸和烷烃；而在无氢气条件下，含-H聚酯直接转化生成羧酸和烯烃。发现羟基羧酸阴离子具有较强的氢键形成能力和反应活性，提出了多种羟基羧酸阴离子基离子液体催化聚酯解聚转化的新方法，获得高值化学品。此外，设计双金属单原子催化剂，发展了一种水介质中聚酯水解耦合加氢制备二元醇的通用策略。
柔性吸附分离材料研究及其工程化应用
路建美教授苏州大学材料与化学化工学部

针对液相和气相中污染物成分多样、性质迥异、作用复杂而难治理的问题，精准构筑吸附材料结构，精细调控材料表面化学特性，建立了智能化高性能柔性吸附材料设计原理。发现了氢键和π-π作用协同快速选择性吸附强极性污染物；静电力和范德华力协同高选择性吸附极性非质子污染物；不同强度范德华力作用组合选择性吸附中等极性和非极性污染物；离子间静电力和π-π作用力协同快速选择性吸附离子型污染物。提出将吸附与催化耦合构建“吸附/催化”双功能材料的学术思路，率先研究并发现了吸附的污染物原位催化转化并迁移出吸附材料而打破吸附平衡的理论机制，使吸附始终处于不饱和状态，实现污染物持续性吸附和催化转化。
面向碳中和的微化工技术http://videozh.cas.cn/masvod/public/2026/01/14/20260114_19bba64e789_r36_1200k.mp4
骆广生教授清华大学化学工程联合国家重点实验室

双碳目标是中国政府向国际社会的庄严承诺，发展绿色低碳产业，推进绿色低碳科技自立自强是国家战略，是中国式现代化的本质要求。化学工业能耗高碳排放量大，绿色低碳化工是国家高质量发展战略的重要组成。化工过程强化可通过介质、工艺、装备、系统集成等创新，大幅降低能耗物耗、提高效率、减少投资，实现安全生产，是化工绿色低碳发展的关键途径。大量化工过程存在设备体积大，放大效应突出的问题，为显著提高过程效率，亟需发展基于外场强化、微型化的强化新技术。微化工技术作为全球工程科学前沿之一和化学工业的变革性技术得到了学术界和产业界的广泛关注，它具有速率快、效率高、高度有序、无级放大、本质安全等特点，已成为实现化工过程绿色安全和高效可控的关键技术。面向双碳战略，微化工技术发展的重点方向在于低（负）碳微化工工艺、微化工设备以及微化工系统的创新，需要的是通过微纳尺度“三传一反”的研究修正已有认知，突破化学合成的限制，拓展化学产品合成的边界，进而实现变革性创新。本报告将主要围绕微化工技术基础理论创新和绿色低碳微化工技术研究进展进行，主要包括微尺度流动、传递和反应规律，典型低碳（负碳）微化工工艺创新等方面的内容。
碳一分子催化转化的挑战
潘秀莲研究员中国科学院大连化学物理研究所

能源的高效转化和资源优化利用是实现碳中和重要途径之一。与其直接相关的煤、天然气清洁利用、二氧化碳减排利用以及废弃塑料资源化利用问题，核心就是碳一分子CO、CH4、CO2以及碳氢化合物高效活化和定向转化。国内外在该领域展开了大量的研究，并取得了重要进展。研究表明，上述分子转化反应涉及C-O、C-H键的活化及C-C键偶联和C-H键重组，具有复杂的反应网络，催化剂表面活性结构往往同时催化主反应和副反应的发生，从而导致活性-选择性的跷跷板关系，即此消彼长，这也是催化科学长期面临的一个重大挑战。因此，仍需要对上述化学键的选择性活化，以及C-C键的控制偶联和C-H键的控制重组进行深入系统的研究。本论文拟将主要讨论OXZEO双功能催化新概念，及其在催化CO选择加氢、CO2促进聚烯烃废塑料转化制芳烃中的活性-选择性调控原理、应用及存在的挑战。

第172次：The role of water in green carbon science