💡这项突破是什么?
2017年8月，《关于汞的水俣公约》正式生效，我国面临巨大的履约压力。发展无汞催化剂合成氯乙烯是解决我国电石乙炔法聚氯乙烯行业长期可持续发展的根本，也是限汞公约履约的重要保障。
明确催化剂活性中心的本质及其在催化过程中的结构演化是优化催化中心分子设计以及提高催化剂催化性能的基础。但是，由于多相催化剂表面结构的复杂性，迄今人们对催化剂表面活性中心的组成和结构仍然认识不清。比如，在乙炔氢氯化合成氯乙烯（VCM）过程中，使用常规的程序升温法（TPM）热处理制备Cu催化剂，由于长时间的升温过程，金属前驱体在获得目标活性中心的过程中不可避免地经历多个Cu物种的演变，催化剂活性组分金属通常以单原子、团簇、颗粒、单核或多核复合物等多种形式共同分散在载体的表面，使得活性中心最优结构的认知与识别困难，极大地限制了催化剂活性中心结构的优化和工业应用。
采用碳热振荡法（CSM）合成系列高度均一的单原子和纳米颗粒催化剂
浙江工业大学化学工程学院李小年/赵佳科研团队，利用先进的碳热振荡法（CSM）合成策略，从尺寸和价态两个维度分别构建了从单原子到纳米颗粒、从Cu0到Cuδ+等不同纳米结构的Cu催化剂平台，系统研究了Cu催化剂在乙炔氢氯化反应中的核性和电子态效应，提出了前向轨道耦合和竞争吸附效应的定量活性/稳定性描述符，实现了对活性中心的形成机制和催化机理的深入理解。上述工作将为研究并发展催化剂活性中心的多尺度构筑方法以及可控制备技术提供科学基础。
催化剂构-效关系描述符
催化耦合位点活性/稳定性起源及催化反应路径
该成果以“Tailoring Asymmetric Cu-O‐P Coupling Site by Carbothermal Shock Method for Efficient Vinyl Chloride Synthesis over Carbon Supported Cu Catalysts”为题于2023年7月12日在线发表在催化类顶级期刊ACS Catalysis上，浙江工业大学为该研究成果的第一署名单位，浙江工业大学环境学院博士后岳玉学为第一作者，浙江工业大学化学工程学院赵佳副研究员和李小年教授为通讯作者。该工作得到国家重点研发计划项目（2021YFA1501801）、浙江省科技计划项目“领雁”研发攻关计划（2023C01211）、国家自然科学基金（21606199、21976129）、浙江工业大学绿色化学合成技术国家重点实验室（筹）的支持。
近年来，团队针对我国电石法氯乙烯合成无汞催化剂绿色可持续发展的重大催化科技需求，围绕催化剂活性中心的可控制备、催化剂再生技术、与工业应用相适配的反应工程工艺、催化剂应用的工业示范等领域关键科学与技术问题，遵循“载体创制-活性中心构建-原位动态表征-再生研究-工业示范”的研究技术路线，在跨尺度工程上开展平行研发、协同推进，已经完成了从公斤级到吨级累计18000小时工业侧线。发表无汞催化剂相关SCI论文60余篇，授权中国发明专利38件，国际发明专利3件。
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论文链接
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.3c01527
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学者简介
赵佳
浙江工业大学化学工程学院副研究员，博士生导师，主要从事工业催化剂技术与绿色工艺等研究，涉及资源利用与绿色化学合成、节能减排和新能源开发等领域催化技术的基础理论及其应用，注重以活性中心多尺度构筑、过程机理揭示和产物选择性调控为核心，结合原位表征技术与理论计算，为过程高效催化剂开发提供科学指导。研究工作涉及无汞催化乙炔氢氯化反应、氯化氢催化氧化反应、催化加氢反应等化工反应/过程中先进催化剂技术的基础研究与应用开发。主持了国家重点研发计划项目子课题、浙江省科技计划项目“领雁”研发攻关计划项目、国家自然科学基金等7项国家级科研项目以及重大企业横向项目。以第一作者/通讯作者在ACS Catal,、Appl. Catal. B: Environ.、J. Catal.等期刊上发表SCI论文50余篇，高被引论文7篇，授权中国发明专利20项。
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