石墨烯材料：制备决定未来

刘忠范

北京石墨烯研究院，北京大学化学与分子工程学院

石墨烯是碳材料家族的又一个传奇，拥有最高的电导率和热导率、以及轻质高强、柔性、透明等无与伦比的特性。我们从2008年开始进入石墨烯领域，重点关注石墨烯材料的制备方法和杀手锏级应用探索。十四年来，在高质量石墨烯薄膜的化学气相沉积生长方法、批量制备技术与装备、超级石墨烯玻璃、超级石墨烯光纤、以及石墨烯基第三代半导体照明器件等方面不断取得突破，成为国际上具有代表性的石墨烯研究团队。本报告重点介绍北京石墨烯研究院/北京大学团队在石墨烯材料的规模化生长方面开展的代表性工作，以及从科学、工程到产业的实践体会。

个人简介：

北京石墨烯研究院院长，北京大学博雅讲席教授。中国化学会副理事长，中国国际科技促进会副会长。“物理化学学报”主编、“科学通报”副主编。九三学社中央副主席、北京市委主委；全国政协常委、北京市政协副主席。

1983年毕业于长春工业大学，1984年留学日本，1990年获东京大学博士，1991－1993年东京大学和国立分子科学研究所博士后。1993年6月回北京大学任教，同年晋升教授。1993年获国家教委跨世纪优秀人才基金资助，1994年获基金委杰出青年科学基金资助，1999年受聘长江学者奖励计划特聘教授，2011年当选中国科学院院士，2013年首批入选中组部“万人计划”杰出人才，2015年当选发展中国家科学院院士。

主要从事纳米碳材料研究，发表学术论文700余篇，申请中国发明专利140余项。现任国家自然科学基金“石墨烯制备基础科学中心”学术带头人，曾任国家攀登计划（B）、973计划、纳米重大研究计划项目首席科学家、国家自然科学基金“表界面纳米工程学”创新研究群体学术带头人。2008、2017获国家自然科学二等奖，2012年获中国化学会-阿克苏诺贝尔化学奖、宝钢优秀教师特等奖，2016年获日本化学会胶体与界面化学年会Lectureship Award和北京大学方正教师特别奖，2017年获“北京市优秀教师”称号，2018年获ACS NANO Lectureship Award，2020年获北京大学“国华杰出学者奖”，2021年获“第八届纳米研究奖”和“兴证全球奖教金”师德优秀奖。

烯碳纤维的控制制备与应用探索

张锦

北京大学化学与分子工程学院，北京100871

Email: jinzhang@pku.edu.cn

高性能纤维是航空航天和国防工业所迫切需要的重要战略物资，也是支撑国民经济众多产业领域发展的重要基础材料。本报告主要介绍烯碳纤维材料的控制制备与应用探索，包括烯碳纤维的制备技术和烯碳/芳纶III复合纤维批量制备技术，关注烯碳纤维中碳纳米材料结构单元的组装结构调控及性能传递规律并探索烯碳纤维在导电等领域中的应用前景。

个人简介：

张 锦，中国科学院院士、北京大学博雅讲席教授、国家杰出青年基金获得者、教育部长江学者特聘教授、英国皇家化学学会会士、中组部“万人计划”创新领军人才入选者、科技部重点研发计划项目负责人。长期致力于碳纳米管等纳米碳材料的生长机理、表征技术和制备方法研究，在Nature 和Nat. Mater.等刊物发表论文320余篇，获授权专利50余项。荣获国家自然科学奖二等奖（两项）、全国优秀博士学位论文指导教师、中国化学会青年化学奖、教育部“新世纪优秀人才资助计划”和北京大学“十佳”导师等奖励。现任北京大学深圳研究生院院长、北京大学材料科学与工程学院院长、北京石墨烯研究院副院长和国家纳米科学中心副主任（兼）。

面向工业过程的碳催化剂

李小年

浙江工业大学

E-mail: xnli@zjut.edu.cn

多孔炭具有成本低廉、比表面积高、吸附能力强、耐酸碱腐蚀好等特点，可直接做催化剂或者作为载体负载其它组分应用在诸多工业化催化过程中，是煤化工、石油化工、精细化学品等诸多化工领域的重要工业催化剂体系。本报告基于加氢催化剂、氯乙烯单体合成催化剂等碳基非金属及碳负载金属催化剂的研究基础，从重金属替代、贵金属减量化及替代的角度，从基础理论及工业化应用对碳基催化剂的催化机理、调控合成及产业化生产等进行探讨与阐述。

个人简介：

李小年，浙江工业大学校长，工业催化学科教授、教育部长江学者奖励计划特聘教授、博士生导师。
长期从事重大化工过程的节能减排、清洁能源生产和可再生资源生产大宗化学品等过程的新催化剂及其反应工程研究，负责主持国家重点研发计划、国家科技攻关和国家大型企业合作开发项目等十余项；申请发明专利100余项，获发明专利授权70余项；曾获国家技术发明二等奖2项、省部级一等奖4项和中国青年科技奖等。入选国家百千万人才工程，被授予“全国模范教师”、“全国先进工作者”等称号，享受国务院政府特殊津贴。

多孔炭的精细化学合成与催化应用

陆安慧

大连理工大学精细化工国家重点实验室，化工学院，大连，116024

辽宁省低碳资源高值化利用重点实验室，大连，116024

E-mail: anhuilu@dlut.edu.cn

多孔炭材料具有比表面积高、孔容大、孔道结构可调、导电性和化学稳定性好等优点，因此被广泛应用于热催化、电催化和吸附分离等领域。多孔炭材料中的表面缺陷位、官能团以及掺杂原子可直接作为反应的活性位点参与到催化反应过程，也能够促进活性金属组分的分散和固载，并调变其电子特性，从而提高催化活性。因此，如何实现多孔炭材料结构的精准设计合成，对研究负载的金属组分与载体之间的作用机制以及其结构-性能的构效关系具有重要意义。

我的报告将集中在多孔炭材料的精细化学合成及其催化应用方面，着重汇报我们在这方面的研究进展。例如，利用CMK-5介孔炭有序孔道结构的限域作用将Fe2O3纳米颗粒固定在炭纳米通道内，制备了Fe2O3均匀分散的炭基催化剂，实现了高效、稳定的氨分解制氢过程。采用炭层包覆技术制备了炭层厚度可控的C/SBA-15复合载体，发展炭载铜催化剂，实现了乙醇高效脱氢制乙醛。通过精确调控介孔炭的孔道几何构型，将过渡金属氮配位的活性中心锚定在结构精准可控的管状多孔炭中，实现了介孔传输通道对气体消耗型电催化反应活性定量描述。

个人简介：

陆安慧，大连理工大学校长助理，精细化工国家重点实验室副主任，辽宁省低碳资源高值化利用重点实验室主任，国家杰出青年科学基金获得者、教育部长江学者特聘教授、中组部“万人计划”入选者、科技部中青年科技创新领军人才。2001年毕业于中科院山西煤化所，获博士学位。先后在德国马普学会煤化学所做博士后、洪堡学者、课题组长。主要从事多孔材料的设计合成及其在低碳烷烃的催化转化、气体吸附分离、储能等领域的应用研究，在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.等国际学术期刊上发表论文280余篇，论文被引用25500余次；获中、美、欧授权发明专利40项。近年来主持国家重点研发计划、国家自然科学基金重点、国际合作重点、面上、企业委托项目等纵横科技项目。获得辽宁省自然科学一等奖（第一完成人）、第八届中国化学会巴斯夫公司青年知识创新奖等。

煤基先进功能碳材料的创制及结构性能

邱介山

北京化工大学化学工程学院

email: qiujs@mail.buct.edu.cn

煤及其衍生物是重要的化工资源，发展煤基功能碳材料是基于我国国情实现煤化工资源高效清洁利用的一种有效方式。煤分子结构在分子层面呈现稠环芳烃特性，融合分子化学裁剪、杂化改性、界面组装等技术手段,可以实现煤基功能碳材料的多维度可控合成。报告将系统介绍数种煤基功能碳材料的制备方法，探讨碳层取向调控、杂原子掺杂、限域空间构筑等对煤基碳材料性能的影响与调控策略；基于“分子剪裁方法学”等分子化学工程理念，展望煤基功能碳材料的发展前景。

个人简介：

北京化工大学化学工程学院院长，教授、博士生导师。现任中国科协先进材料学会联合体主席团副主席、《化工学报》副主编、中国化工学会化学工程专业委员会主任委员、中国微米纳米技术学会常务理事、北京化工学会第七届理事会理事、中国超级电容联盟副理事长、北京中关村石墨烯产业联盟副理事长；Chemical Engineering Science、Science China Materials、Energy Technology、Carbon Energy等20余种学术刊物的编委。曾任国际学术刊物Carbon副主编、FlatChem共同创刊主编、ACS Sustainable Chemistry & Engineering 副主编、中国微米纳米技术学会副理事长(2015.10-2021.12)。

研究方向为功能碳材料的合成及应用; 煤炭的高效高附加值精细化利用；电化学和能源化工(电容去离子脱盐；多相催化；精细化学品的电催化合成; 太阳能电池/超级电容器/锂二次电池/钠离子电池/钾离子电池等)。在国内外发表刊物论文800余篇，其中600余篇论文发表在Nature Mater., Nature Commun., Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., Adv. Energy Mater., Energy & Environ. Sci., PNAS, Nano Energy, ACS Nano, Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Soc. Rev., J. Am. Chem. Soc., Science Advances, Joule, Matter, Chem, Nano Today等国际学术刊物上(IF>8论文300余篇,其中, IF>10论文200余篇; 64篇论文被选为国际学术刊物封面)。发表论文被SCI收录800余篇，EI收录640余篇；论文被SCI总引38200余次(其中, SCI他人引用36500余次，单篇被引用100次以上论文88篇), h指数96(Web of Sci.)， ESI高引论文累计70余篇；申请及授权发明专利140余件，多项专利技术实现转化应用，单项专利转让费达750万元(人民币)；多项成果在浙江、安徽、辽宁、广东等地区实现产业化/规模化应用，引领了行业的技术进步，助推提升了相关地区和行业的科技水平和科研实力，创造了良好的经济效益和社会效益。作为主要起草人之一，完成“煤焦化焦油加工工程设计标准”（GB/T 51331-2018）等7项中华人民共和国国家标准的制定。荣获各类奖励和表彰20余次, 包括：2项教育部自然科学一等奖、1项辽宁省自然科学一等奖、1项中国颗粒学会自然科学一等奖、7项省部级科技奖励二等奖、全国百篇优秀博士论文导师奖、辽宁省青年科技奖、高等学校优秀骨干教师、辽宁省优秀专家、辽宁省优秀科技工作者、大连市优秀专家、2016年果壳科学人组织评选“全能导师奖”等。2018-2021年连续4年入选科睿唯安全球高引科学家榜单；2019-2020年连续入选Elsevier中国高被引学者榜单 (化学工程学科); 2019年入选英国皇家化学会Top1%高被引中国作者榜单 (能源与可持续类)；入选全球顶尖前10万科学家榜单 (全球排名1645位，2022-01)。

煤制油集成系统催化剂体系的科学与技术

李永旺

国家能源煤基液体燃料研发中心

中科合成油技术有限公司

中科院山西煤炭化学研究所

E-mail: ywl@sxicc.ac.cn

在低碳发展背景下，煤制油气在中国能源战略布局中仍然最为一个重要方向体现在国家十四五规划中。国家对国内煤炭主产区部署了5个潜在的煤制油气基地，并且在积极稳妥地推进榆林煤制油气升级示范项目。通过20年的发展，煤制油气战略产业发展在技术线路上明确了以煤气化、合成（费托合成、甲醇合成）、产品加工生产以LNG、汽柴油、航煤为主、高端化学品为辅的规模化综合转化基地式模式，高质量进行下一阶段的战略项目的实施。在上述背景下，催化技术在其中起到了核心的支撑作用，包括满足上述加工过程优化实施的高效费托合成催化剂、费托合成油品的加氢裂化、异构、费托烃类产品联合甲醇的催化裂化等多个催化剂的定型和工业化。为此，煤制油气的催化剂研发是典型的为满足应用过程需要的针对性研发活动。本报告对上述催化剂体系研发过程的科学和技术问题进行讨论，并就未来可持续发展政策约束下，这一领域中长期的一些重要催化问题的研究进行简要展望。

个人简介：

中国科学院山西煤碳化学研究所研究员，煤制油首席科学家，国家能源煤基液体燃料研发中心主任；中科合成油技术股份有限公司创始人、副董事长。在煤炭间接液化技术开发和产业化过程中，作为技术带头人先后承担了国家各个层面的重大项目、专项，进行了煤制油技术开发和产业化的积极探索，先后完成了中试，系统支撑了工业化示范和商业化煤制油项目的建设和运营，形成了650万吨/年的煤制油产业。形成了1000人的煤制油研发队伍，建立了国际一流的研发体系和设施。