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xueshan199

铁杆木虫 (著名写手)

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[交流] 借一篇Angew和J. Catal.讨论下多相催化的研究目的，思路以及热点已有23人参与

前言：

今天碰巧同时看到了这两篇文献，觉得挺有意思的，跟大家简单分享下我的见解。主要讨论两个问题：1）多相催化的研究目的与思路；2）怎样的文章是好的研究论文？多相催化中什么是热点？

第一篇是催化大师Avellino Corma在Angew. Chem. Int. Ed.上面写的一篇评论，文章的题目叫做“Heterogeneous Catalysis: Understanding for Designing, and Designing for Applications”.

我非常喜欢这个题目，简短精湛却饱含深度。寥寥数语，很好地概括了多相催化的研究目的与思路。
A. 研究多相催化的最终目的是什么呢？Applications.多相催化从本质上来说是要解决实际问题，为工业生产筑基，这是终极目标。
B. 研究思路？Designing for Applications: 为了更好地用于实际生产，我们需要设计更加高效，更加先进的催化剂;Understanding for Designing: 而要想实现更加有效地催化剂设计，必须对催化活性中心，催化剂结构与催化活性之间相互关系，催化反应机理等有更加深刻的理解。

Corma的文章从上图所示的两个方面进行了阐述，其实跟我上次跟大家分享的Dumesic提出的多相催化的三个层面有类似之处，感兴趣的朋友可以去回顾下。
http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=10122166

而针对这两点，可以衍生出哪些重要的研究内容呢？（不完整，仅总结文中提到的部分）
1. 单原子催化和原子团簇催化：不仅有助于从分子甚至原子尺度来理解多相催化反应的复杂机理，同时也对发展低成本、高活性的负载型催化剂也具有重要的指导意义。
2. 纳米催化：通过控制纳米颗粒的尺寸，形貌，组成等来研究其催化活性变化，进而理解催化反应机理，并进一步指导先进催化剂的设计
3. 多功能催化：包括hybrid zeolites, periodic mesoporous organosilicas (PMOs),metal–organic frameworks (MOFs)等有机无机杂化材料以及复合型催化剂，可以整合多催化中心，实现多功能催化等
4. 结合DFT理论计算，原位表征技术和先进的材料合成技术是目前多相催化的主流方向，通过这样的方式可以更好地理解多相催化的实质，进而指导先进催化材料的制备，实现理想的催化生产。
5. 表界面研究：solid-gas和solid-liquid interfaces.

(先总结到这，欢迎大家留言补充)

第二篇是大师AlexisT. Bell在J.Catal. 上面发表的一篇文章，研究的内容挺有意思，是通过原位TEM观察Pt纳米颗粒积碳的形成过程。之所以将这篇文章放在这里，第一是为了印证上面Corma所说的，原位表征的技术为多相催化的发展带来了很多前所未有的便利；第二，也是为了阐述一个问题，那就是“多相催化中什么是热点？”

文章Abstract摘抄如下（其实不是关键，不过方便大家了解还是放这吧）：
Carbon deposition on MgO-supported Pt nanoparticles from ethylene decomposition wasstudied by in situ transmission electron microscopy (TEM) at the atomic level. An imaging strategy was established for controlling beam-gas-sample interactions that minimizes beam-induced changes of the reaction. Using this strategy, it was possible to observe how carbon encapsulation occurs on Pt nanoparticles and the role of the Pt surface morphology. The evidence suggeststhat multiple partial layers grew simultaneously prior to full encapsulation of the nanoparticle. The growth of carbon on Pt nanoparticles was found to induce significant changes in the nanoparticle shape, resulting in particles becoming rounder as coking progressed. Closer examination of the surface structure revealedthat in some cases carbon growth induced step formation.

好了，接着我再来胡说八道一下。到底多相催化中什么是热点？
其实我觉得这个问题不是个好问题，因为从Corma上面提到的两点（understanding for designing, designing for applications）来说，多相催化中无论什么研究内容都是热点。

那可以换个方式来表述这个问题，什么样的文章是一篇好的多相催化的文章？

1. 个人觉得，多相催化中，好的文章与研究的内容本身并没有关系，而在于你如何将你要研究的问题弄清楚以及你研究的内容对于别人有多大的启发作用。以Bell的这篇文章为例，Pt纳米颗粒表面的积碳这个现象很早就已经被人知道了，在脱氢催化反应中，比如说丙烷脱氢中，Pt催化剂的一个重要的问题就是积碳，而引入Sn等元素，减少载体酸性位点等就是为了抑制积碳(经典催化剂：PtSn/Al2O3)。人们也已经对这个问题进行了一系列研究，那为什么Bell的文章可以发J.Catal，为什么这篇文章可以称之为一篇好文章呢？关键在于如何将研究的问题弄得更清楚，在于研究的深度与文章对于别人的启发。

2. Bell这篇文章的切入点是什么？How multiple carbon layers form on top of each other and what the role of the Pt surface is during carbon encapsulation.

要点是什么？A careful investigationof the carbon deposition reaction was carried out in which the electron illumination was systematically optimized to establish an approach allowing for conducting the experiments with suppressed electron beam-induced changes while elucidating the mechanism by which Pt nanoparticles coke at high spatial resolution.

给人们带来的启发是什么？1) 提供了一种有效研究积碳行为的方式；2）揭示了Pt表面积碳的过程，对于人们理解这个过程有很大的帮助，积碳机理的明确可以有效地指导人们研究如何避免积碳；3）提出了积碳过程中Pt的重构及重构对积碳的影响等有意思的研究问题。

3.一篇好的文章绝对不是告诉别人一个问题的结束，而是指引着人们利用这篇文献中提到的有用信息来解决更多的问题。那么在Bell的这篇文章基础上还可以进行哪些研究？留给大家思考。我提一个最简单的：前面有提到Sn或者In的引入可以有效地抑制Pt表面积碳的形成，那么如果采用原位TEM来研究PtSn合金呢?再和这篇文章进行对照，是不是就可以更加明确如何抗积碳呢？（仅仅一种思路，供大家思考）

以上纯属个人见解，不一定很正确，如果有什么不对的地方，欢迎大家留言指正。

思考：最后大家如果有兴趣的话，可以去思考一个问题，H2O在Au催化CO氧化中的作用？看看人们是如何一步一步理解这个问题的，其实蛮有意思的，感兴趣的朋友可以去研究下，多思考有利于科研思路的拓展，哈哈。

备注：本文优先发布于微信公众号rationalscience，欢迎大家关注，相关文献请查阅本帖附件，鼓励大家踊跃讨论，帮助我进步哈！

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附件 1 : Growth_of_encapsulating_carbon_on_supported_Pt_nanoparticles_studied_by_in_situ_TEM.pdf

2016-04-06 10:19:45, 4.55 M

附件 2 : Heterogeneous_Catalysis__Understanding_for_Designing,_and_Designing_for_Applications.pdf

2016-04-06 10:19:47, 602.09 K

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谢谢楼主的推荐与分享，我也更加认同楼主的观点“多相催化中无论什么研究内容都是热点”。就楼主的文字，我说点我的理解：1. JC 是物化领域的优秀期刊，是催化领域的顶级期刊，被某些组织划分成“一区刊物”，间接表明了它的地位与水准，但这并不代表JC接收的文章都是“热点”；2. JC之所以在催化领域被看重，近年IF却不断被后起超过，正是因为它重基础而轻逐热的特点，而这也恰是许多催化人喜欢它的原因；3. AT Bell这篇文章能在JC上发表，不一定表明它是现阶段催化领域的“研究热点”，但表明文章中有对某一问题更为深入透彻的机理性理解。
个人观点，不喜就喷。
正好看到楼主的文字，还没阅读文章就来瞎说，不当之处，见谅。