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作者：黃偉新

2009年中國化學會青年化學獎獲得者

“中國化學會青年化學獎”是中國化學會授予不超過35歲的青年化學工作者的崇高榮譽。2013年是“中國化學會青年化學獎”創立30周年，作為2009年獲獎者，我非常榮幸獲邀撰寫紀念文章。與已經取得杰出成就的眾多獲獎者相比，我還在努力開拓屬于自己的科學研究方向，因此在此文中淺談自己在催化表面化學研究中的感受，供青年化學工作者參考。

我的研究領域是催化表面化學，主要是研究多相催化反應體系催化劑的表面組成/結構-催化性能關系和表面催化反應機理。催化表面化學研究對于新催化反應體系的研發非常重要，但由于多相催化劑的結構復雜性/不均勻性和表面科學研究技術的局限性，催化表面化學研究具有很大的挑戰性。針對催化劑納米粒子結構復雜性/不均一性這一挑戰，結合20世紀60年代起不斷發展的超高真空電子能譜表面科學研究技術，基于單晶表面的模型催化劑超高真空表面化學研究是催化表面化學最主要的研究方法，并取得巨大成功。德國馬普學會Fritz-Haber研究所的Gehard Ertl教授因其建立了模型催化劑體系表面化學研究方法體系，并實現了對合成氨和CO氧化等重要催化反應體系在原子分子層次的理解而獲得了2007年諾貝爾化學獎。但單晶模型催化劑超高真空表面化學研究與真實催化反應體系之間存在所謂的“材料鴻溝”和“壓力鴻溝”，經常導致其研究結果不能夠有效推廣到真實催化反應體系。因此如何克服“壓力鴻溝”和“材料鴻溝”，在盡可能接近真實催化反應體系的條件下來開展催化表面化學研究是該研究領域的新突破點和機遇。

我1996年師從包信和院士攻讀博士學位，以及在其后的博士后和洪堡學者研究中，一直從事基于單晶表面的模型催化劑超高真空表面化學研究，對催化表面化學研究有著深刻的理解。克服“壓力鴻溝”的關鍵科學問題在于發展催化表面化學原位動態研究方法；而克服“材料鴻溝”的關鍵科學問題在于發展能夠體現粉末催化劑全部結構特征并且結構均一的新模型催化劑體系。過去十幾年來，納米科學的發展實現了結構均一納米粒子的控制合成。我敏感地認識到結構均一納米粒子可以發展為新型催化劑體系，而且結構均一納米粒子作為模型催化劑能夠體現影響材料催化性能的全部結構因素，也能夠在真實催化反應條件下開展催化表面化學研究。因此自2004年底回國在中國科學技術大學獨立工作以來，就提出了“從單晶到納米晶的模型催化體系研究”創新理念，并在該研究理念的指導下，構筑從單晶到納米晶的模型催化劑體系，開展催化表面化學研究。經過努力工作，目前取得的研究結果充分證實了該研究理念的科學性，系統闡述了“氧缺陷控制的氧化物催化表面化學”和“晶面控制的氧化物催化表面化學”概念，并提出了“晶面控制的催化劑表面重構和催化性能”的新概念，得到了國際和國內學術同行的認可。

總結在催化表面物理化學領域的研究心得，有以下幾點感受：第一，需要發自內心的研究興趣，廣泛閱讀文獻和進行學術交流，深刻和清醒地認識研究領域現狀和挑戰，并保持思索如何去解決研究領域中挑戰；第二，需要開闊的研究視野和開放的研究思維，關注相關研究領域的新進展，并借鑒其研究進展來創新自己的研究思路；第三，需要持之以恒的研究精神和樂觀的研究態度，確定研究思路后堅持方向，不畏懼失敗，不輕言放棄；第四，需要善于總結和學以致用的科學研究方法，一個實驗無論是成功還是失敗，都要從中吸取經驗教訓，并應用到新實驗方案中。在上述研究心得的基礎上，我希望通過堅持開展基于“從單晶到納米晶的模型催化體系研究”創新理念指導的催化表面化學系統研究，真正實現在原子分子水平理解真實催化反應條件下的表面組成/結構-催化性能關系和表面催化反應機理，為高效新催化材料的結構設計提供指導。