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化学化工学院校友所在的科研团队在国际顶尖学术期刊《Science》发表重大科研成果

【来源:兰州大学化学化工学院 | 发布日期:2018-07-27 】     【选择字号:

北京时间2018727日凌晨,国际顶尖学术期刊《科学》(Science)上在线发表了以“Selective functionalization of methane, ethane, and higher alkanes by ceriumphotocatalysis”为题的重大科研成果。该课题由上海科技大学左智伟课题组独立完成,其中左智伟教授为通讯作者,共同第一作者胡安华、郭婧婧,第二作者潘辉等3人均为兰州大学化学化工学院校友。

上海科技大学左智伟教授(左二)科研团队合影

第一作者胡安华(左一):2009年于兰州大学获得学士学位(2005级化学化工学院基地二班学生);2014年于中国科学院上海有机化学研究所获得博士学位,博士期间主要从事天然产物全合成相关工作。201510月加入上海科技大学物质学院左智伟课题组。

第一作者郭婧婧(右一):2009年于兰州大学获得学士学位(2005级化学化工学院基地二班学生);2014年于兰州大学获得博士学位(2009级有机化学专业硕士研究生,导师涂永强教授;2011级有机化学专业博士研究生,导师翟宏斌教授),博士期间主要从事天然产物全合成相关工作。201510月加入上海科技大学物质学院左智伟课题组。

第二作者潘辉(右二):出生于江苏宿迁。本科毕业于兰州大学(2009级化学三班学生),获理学学士学位。20169月加入上海科技大学物质学院左智伟课题组。

经过两年的前期工作积累,148 天冲刺,2202次尝试和优化,左智伟科研团队在光促进甲烷转化这一重要能源化工领域取得突破性进展:他们成功发展了一种廉价、高效的铈基催化剂和醇催化剂的协同催化体系。这一基础研究领域的突破,解决了利用光能在室温下把甲烷一步转化为液态产品的科学难题,为甲烷转化成高附加值的化工产品(例如火箭推进剂燃料)提供了崭新和更加经济、环保的解决方案。同时,对这一高效、可持续的光促进铈催化模式的深入研究和进一步推广应用,将为我国高效利用特有的稀土金属资源提供新的思路和前景。

有机化学家、中国科学院院士、中国科学院上海有机化学研究所所长、上海科技大学副校长丁奎岭认为,“甲烷分子的碳氢键活化和官能团化是涉及能源和化工过程最基本的化学反应之一,由于甲烷分子中碳氢键的高度稳定性和弱极性,它的转化极具挑战性,通常需要高温高压等苛刻的反应条件,因此如何在温和条件下实现甲烷分子碳氢键的官能团化,被认为是化学中的‘圣杯’。左智伟团队的工作代表了甲烷转化研究中的一个新的重大突破,通过精妙的催化反应设计,利用光的促进作用,在室温下实现了甲烷分子的转化,为甲烷的资源化和高值化利用开辟了一条新的途径。”

现代光促氧化还原催化的开创者之一,美国国家科学院院士,普林斯顿大学教授David MacMillan 评价说:“左智伟团队取得了一个惊人的突破。过去十年中,光促氧化还原催化领域出现的许多研究方向都对我们的社会产生了重要的影响。这一新的研究成果又开创了一个甲烷活化的新方向,他们发展的LMCT催化方法将在医药、农业化学品和精细化工等行业中有着毋庸置疑的应用潜力。这是一个来自中国的年轻研究小组所完成的一项将在世界范围内产生广泛影响的工作,我十分期待他们的下一个突破。”

值得一提的是,左智伟课题组开发出的这一独特的铈催化体系,催化剂的廉价实用性已经引起了工业界的关注。2017年底,国内制药龙头企业之一——浙江九洲药业股份有限公司,已和上科大签订了一个关于铈催化氧化反应的合作转让协议。在最近的中试放大中,研发人员在很短的时间内就在工艺放大上取得了很大进展,目前已经具备百公斤级别生产的条件。九洲药业副总经理梅义将认为:“利用铈催化体系取得的结果让我们非常振奋!不仅催化剂成本低廉,而且反应条件绿色环保,与我们的绿色发展战略理念十分契合。”

 

论文链接:

http://science.sciencemag.org/content/early/2018/07/25/science.aat9750