段雪院士、赵宇飞教授JMCA提出：光/电催化反应中多相催化剂活性位点的半定量描述方法

第一作者：任静

通讯作者：赵宇飞*

单位：北京化工大学

多相催化剂在化学工业中起着关键作用，其中85%以上的化学过程至少涉及一个催化步骤。明晰多相催化剂催化活性位，对催化活性位缺陷结构进行确定和分类，是进一步强化催化性能的难点和重点。然而，因为多相催化剂结构复杂，暴露缺陷结构位点丰富、种类多样、表征困难，进行活性位缺陷结构的分类与确定就如大海捞针。

近几年关于活性晶面的研究对于明晰催化活性位具有很大的启发，活性晶面上的缺陷结构具有该活性晶面的结构特殊性，在活性晶面上发现和确定催化活性位缺陷结构相较于在整体催化剂颗粒上盲目的寻找催化活性位缺陷结构更有科学意义。基于缺陷和催化活性位和活性晶面的相关性，通过活性晶面的引导，可以利用表征手段半定量确定缺陷结构的位置、类型、数量，为未来设计高活性催化材料提供思路。

基于此，来自北京化工大学的段雪院士、赵宇飞教授团队，在国际知名期刊J. Mater. Chem. A上发表题为“Semi-quantitative determination of the active sites in heterogeneous catalysts for photo/electrocatalysis”的综述文章。

该文章基于近期高端表征技术等手段的发展，通过归纳几种揭示缺陷的各种表征方法，从不同的角度探究了缺陷的位置、内容和数量，并总结了一些活性面优先暴露的金属氧化物和金属氢氧化物等材料的缺陷种类和密度。此外也指出了目前定位缺陷的难点和不足，为后续探究实际催化过程中缺陷的结构信息提供了指导。

图1. 光/电催化反应中多相催化剂缺陷的定量分析。

此工作以现有的缺陷表征和缺陷浓度计算方法为基础，重点介绍了多种缺陷表征技术，包括电子显微镜、X射线吸收精细结构(XAFS)、核磁共振(NMR)、正电子湮灭谱(PAS)、电子顺磁共振(EPR)、X射线光电子能谱(XPS)、光致发光能谱(PL)和傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)对于缺陷结构信息的认识，并总结了不同技术中计算半定量缺陷浓度的方法优势和局限性。

要点二：

提出了一种基于高活性表面的缺陷半定量描述方法。通过XAFS拟合等手段得到的配位数信息与晶胞结构相结合，可以计算出目标晶面缺陷的浓度信息。该方法得到的缺陷结构的描述可以定义为：材料-缺陷类型-缺陷关联的活性晶面-浓度，例如NiAl-LDH-V_O-(001)-2.14 nm^-3。这种缺陷浓度半定量描述方法可广泛应用于金属和金属氧化物材料的缺陷浓度的计算，此外，也总结了目前使用含³¹P的探针分子在核磁共振波谱中分析金属氧化物不同晶面上的不同种类缺陷结构信息，不同的表征手段相结合可以更为准确的为缺陷工程设计提供指导。

要点三：

该文章还强调了现有缺陷浓度定量方法的不足，比如离线状态下得到的缺陷结构信息不能真实反映实际催化过程中的缺陷状态，一些瞬态过程(如电荷转移)也很难用原位技术捕捉，需要发展理论计算(如DFT)来更好地理解催化过程。在此基础上对于未来几种原位表监测技术的发展、依靠瞬态时间分辨等DFT计算来研究反应过程等提出了展望。该工作也进一步揭示了活性位点含量与反应性能之间的构效关系，有助于理解催化反应过程中缺陷的作用，为今后缺陷工程的设计提供思路。

Semi-quantitative determination of the active sites in heterogeneous catalysts for photo/electrocatalysis

赵宇飞教授简介：赵宇飞教授于2013年在北京化工大学获得化学工程与技术博士学位，导师为段雪院士。他是牛津大学Dermot O'Hare实验室的联合博士。博士毕业后在中国科学院理化技术研究所担任助理研究员。2018年受聘于北京化工大学化工资源工程国家重点实验室，主要研究方向为二维单层材料的工业规模制备与应用、资源的高效利用(工业电镀废液)、高价值精细化学品的光催化和电催化合成。

发表SCI论文110余篇，引用18000余次(H因子68)，以第一/通讯作者发表SCI论文60余篇，包括Chem. Soc. Rev.、 Adv. Mater.、 J. Am. Soc. Chem.、 Angew. Chem.、Chem、Joule、Chem. Eng. Sci.、 Ind. Eng. Chem. Res.等。入选2019-2022科睿唯安（Clarivate）全球高被引学者、2021年爱思唯尔中国高被引学者（化学工程与技术领域）。

主编出版英国皇家化学会－无机材料系列丛书一部。2017年获得中国科协青年人才托举工程资助；2019年获得国家自然科学基金优秀青年科学基金资助（结题优秀）；2021获得中国感光学会自然科学技术特等奖（排名第三）。任《物理化学学报》、《Trans. Tianjin Univ.》、《SmartMat》编委/青年编委。

任静简介：北京化工大学化学学位在读博士研究生，导师是赵宇飞教授，目前主要研究方向为光/电催化转化。

所在课题组依托北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室，具有完备的材料合成、表征及催化性能评价条件；并且和国外课题组联系密切，提供给研究生广阔的科研平台和继续攻读学位，以及出国深造的机会。

1) 课题组可供使用的设备：拥有量化计算平台、荧光光谱仪、紫外光谱仪、高效液相色谱仪、气相色谱仪、光电催化系统、CO₂高压光催化反应釜、太阳能光催化分解水制氢系统等仪器，高压反应釜、电化学工作站、理论计算服务器等。

2) 国家重点实验室平台基础：所在的北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室主要研究方向为：功能无机超分子组装、聚合物资源高效利用、绿色化工与过程强化。经过十余年的不懈研究，突破了分子水平结构设计与功能组合技术、超分子插层组装技术、成核/晶化隔离技术和旋转液膜反应器快速成核技术等系列关键技术，在江阴、临沂等地有大规模生产线，为基于层状材料的合成的大规模工业应用提供了坚实的基础。

该实验室具有非常雄厚和完善的测试设备条件：

1）各种光谱学表征手段（600MHz液体核磁、400MHz固体核磁、高分辨率质谱、气相-质谱联用、瞬态吸收光谱、XRD、SEM、TEM-EDX、HRTEM、紫外、荧光、拉曼光谱、FT-IR等）；

2）各种原位表征手段：低温ESR、原位XPS、原位红外等，国家重点实验室拥有长期从事测试工作，具有高级职称的专业测试团队。

3) 学校测设中心设备：球差高分辨透射电子显微镜、核磁共振仪、气质联用仪、X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜、ESR、拉曼光谱仪，电感耦合等离子体发射光谱仪等有机、无机材料表征仪器。

4) 国内外交流和合作：本课题组与牛津大学Dermot O'Hare教授、韩国延世大学、新西兰奥克兰大学，西班牙瓦伦西亚科技大学、中科院理化所、北京大学、中科院山西煤化所等课题组都有多年的合作，一直保持长期联系，为后期继续深造提供机会。

现因科研工作需要，赵宇飞教授拟招收涉及材料，光、电催化（师资）博士后1-2名，博士后出站经过考核可直接转为正式教师。

待遇条件

1、薪酬待遇：税前年薪30万起，另有年底绩效+高水平成果奖励，另外享受北京化工大学和衢州资源化工创新研究院博士后所有福利。

2、职业发展：

1）在站期间取得高水平研究成果另有奖励，享受正式教职工待遇；出站考核合格，可以转为正式在编教师，成果优异者可以聘为副教授。

2）创造条件，支持其作为负责人申请博士后科学基金、国家自然科学基金及省、市各类基金和与企业合作的科研项目；

3）积极与国内外知名高校开展国际合作，支持其在站期间开展国际学术交流；

4）根据国家及北京市相关政策，解决本人、配偶及子女的北京户口。

5）工作地点：北京市朝阳区北京化工大学东校区国家重点实验室、衢州资源化工创新研究院（免费提供住宿和出差补助）

6）博士后出站优先留在北京化工大学或衢州资源化工创新研究院；

招聘要求

1、获得博士学位且具有扎实的化学化工、围绕光/电催化、环境消除方面以及功能材料，并在攻读研究生期间取得优异的阶段性科研成果；

2、对科学研究有浓厚的兴趣，严谨求实，积极进取，责任心强，团队协作精神强，具有较强的独立从事科学研究的能力；

3、符合国家及北京化工大学博士后招聘的规定。

平台介绍

化工资源有效利用国家重点实验室 (以下简称国重) 是我国六个化工类国家重点实验室之一。前身为2000年成立的可控化学反应科学与技术教育部重点实验室；2006年经教育部评估取得优秀成绩，并由国家科技部批准筹建国家重点实验室；2009年通过验收，正式进入国家重点实验室序列。国重近几年主要聚焦于盐化工资源高值利用、生态环境修复、废弃物资源化等国家实际需求开展研究。

国重现有固定人员200余人，院士、杰青、长江学者、优青等各类人才50余人，大型仪器设备固定资产近2亿元，每年到账科研经费约3亿元，并与中石油、中石化、青海盐湖集团等单位建立了战略合作关系，设立了2亿元联合创新基金支持国重围绕国家需求开展科技攻关。国重先后获得国家技术发明、科技进步二等奖和国际科技合作奖等共13项，近五年实验室共获授权国家和国防发明专利600余项，其中400余项成果签订了转让合同，产生了较为巨大的社会和经济效益。

衢州资源化工创新研究院于2022年浙江省衢州市政府批准设立，为衢州市人民政府与化工资源有效利用国家重点实验室共同举办、以化工资源有效利用国家重点实验室为主要参与力量的、具有事业法人性质的合作科研机构，并为衢州基地提供体制机制支撑及运行平台。由中国科学院院士段雪教授担任院长。研究院是北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室在浙江省衢州市成立的地方分部（简称“国重基地”）。

联系方式

请将申请材料的电子版发送至联系人邮箱，我们收到简历后会在一周内与申请人联系。欢迎来邮件咨询。

邮件标题需要注明： 姓名-面试

联系人：赵宇飞  

 邮箱：zhaoyufei@mail.buct.edu.cn

地址：北京朝阳区北三环东路15号北京化工大学

详细个人介绍，请参考B站视频：https://www.bilibili.com/video/av328353998

本广告常年有效。此外，本课题组面向海内外，长期招聘高层次人才和青年优秀后备人才，具体职称和待遇请参考学校人事处网站

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