近日，科技部公布了“催化科學(xué)”、“干細(xì)胞研究與器官修復(fù)”“物態(tài)調(diào)控”“地球系統(tǒng)與全球變化”和“數(shù)學(xué)和應(yīng)用研究”5個(gè)重點(diǎn)專項(xiàng)2022年度項(xiàng)目申報(bào)指南公開(kāi)征求意見(jiàn)。在碳達(dá)峰碳中和的大背景下，眾多研究領(lǐng)域中，“催化科學(xué)”引起高度關(guān)注。

　　《“催化科學(xué)”重點(diǎn)專項(xiàng)2022年度項(xiàng)目申報(bào)指南（征求意見(jiàn)稿）》（簡(jiǎn)稱《意見(jiàn)稿》）明確，圍繞催化基礎(chǔ)與前沿交叉、催化劑創(chuàng)制、催化原位動(dòng)態(tài)表征與模擬、可再生能源轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)的催化科學(xué)、化石資源轉(zhuǎn)化的催化科學(xué)、環(huán)境友好與碳循環(huán)的催化科學(xué)等6個(gè)重點(diǎn)任務(wù)進(jìn)行部署，擬支持26個(gè)項(xiàng)目，同時(shí)擬支持20個(gè)青年科學(xué)家項(xiàng)目。

　　氫能是“重頭戲”

　　據(jù)了解，“催化科學(xué)”重點(diǎn)專項(xiàng)總體目標(biāo)是：闡明催化反應(yīng)過(guò)程中化學(xué)鍵的活化、定向構(gòu)建規(guī)律和機(jī)理，發(fā)展相關(guān)理論；研制一系列高效催化劑和相關(guān)的精準(zhǔn)催化過(guò)程，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化學(xué)品和功能材料生產(chǎn)的技術(shù)突破；創(chuàng)新可再生能源催化理論和過(guò)程。通過(guò)系統(tǒng)任務(wù)部署，推動(dòng)我國(guó)催化科學(xué)快速發(fā)展，在若干重要方向?qū)崿F(xiàn)引領(lǐng)；促進(jìn)高效清潔催化技術(shù)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)綠色和可持續(xù)發(fā)展提供科技支撐。

　　記者梳理《意見(jiàn)稿》發(fā)現(xiàn)，今年發(fā)布的催化科學(xué)“重頭戲”是氫能。涉及的氫能產(chǎn)業(yè)方面主要有6個(gè)，包括：電解水制氫耦合催化選擇氧化、陰離子交換膜電解水制氫研究、光電催化體系的界面精準(zhǔn)調(diào)控與微觀機(jī)制、高效加氫處理催化材料及過(guò)程研究、低碳烴類加/脫氫催化微區(qū)熱耦合機(jī)制研究和CO2催化加氫高效合成甲醇。以電解水制氫耦合催化選擇氧化為例，其研究?jī)?nèi)容主要是，針對(duì)基于可再生能源電解水制氫的陽(yáng)極析氧反應(yīng)過(guò)電位高、產(chǎn)氧價(jià)值低的問(wèn)題，發(fā)展與電催化制氫相匹配的高附加值、高選擇性電催化陽(yáng)極氧化反應(yīng)。通過(guò)耦合有機(jī)合成、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化、塑料降解等反應(yīng)，降低電解水過(guò)電位，提升產(chǎn)氫效率，揭示氧化反應(yīng)和質(zhì)子還原反應(yīng)的協(xié)同機(jī)制；匹配電解反應(yīng)器中電解液、隔膜等單元，開(kāi)發(fā)完整的小試裝置。

　　等離激元首次入選

　　特別值得注意的是，《意見(jiàn)稿》首次提到“表面等離激元催化”技術(shù)。鄭州大學(xué)、東南大學(xué)、中科院微電子研究所等眾多研究團(tuán)隊(duì)均在研究等離激元。例如，近日，東南大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)在等離激元-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)光催化研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，通過(guò)系統(tǒng)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)揭示了等離激元三相光催化系統(tǒng)所包含的獨(dú)特的電子行為和光子-電子作用過(guò)程，并將其用于高效光催化。再例如，鄭州大學(xué)在等離激元光催化二氧化碳還原反應(yīng)機(jī)理方面取得進(jìn)展，為高效等離激元光催化劑的設(shè)計(jì)提供了新思路。

　　記者注意到，《意見(jiàn)稿》明確，“表面等離激元催化”研究領(lǐng)域是，發(fā)展結(jié)構(gòu)可控的表面等離激元催化劑，認(rèn)識(shí)納米結(jié)構(gòu)與光子相互作用的本質(zhì)，探索電磁場(chǎng)熱點(diǎn)的光熱和光電協(xié)同催化機(jī)理；利用時(shí)空分辨等先進(jìn)表征技術(shù)，揭示局域光場(chǎng)、電場(chǎng)、電荷富集和催化活性位點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系以及等離激元的動(dòng)態(tài)馳豫機(jī)制，提出電荷分離新策略，聚焦重要等離激元誘導(dǎo)的催化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)高效等離激元催化體系理性設(shè)計(jì)。