报告题目：超越生物进化的二氧化碳资源化
报告时间：2024年5月20日 14:30
报告地点：致腾楼会议室223
报告人：夏川
主持人：苏陈良
受限于自然环境和自然进化能力，天然生物体内的物质转化效率普遍较低。利用先进化学、生物和材料技术对自然过程进行高效干预为超越天然生物体物质转化效率极限提供了可能。近年来，以自然光合作用为基础发展出的人工生物催化体系虽然可以实现从CO2到复杂天然产物的特异性构建，但囿于光能转化效率低、电荷利用效率差等因素，其反应速率严重受限。无机催化如电催化过程通过电子直接注入可以实现如CO2和H2O等反应底物的快速、高通量活化，但该过程本身无法特异性得到复杂天然产物。人工搭建起无机催化与生物催化过程的“桥梁”有望打造出一条从低效到高效、从无序到有序的CO2转化通路，突破天然生物体转化极限，引领新一代农业、化工技术革命。在这一背景下，报告人构建了“无机催化-生物催化耦合”的CO2转化平台：在清洁电能驱动下将CO2高效转化为低碳电子燃料（Electrofuels），供给生物催化过程定向地转化为复杂长链产物，实现能量的快速、高效传递，显著增强CO2的人工/半人工转化。报告人聚焦于实现Electrofuels的高效、高浓、高纯合成：1）发展单原子催化剂活性中心配位环境精准调控新策略，揭示出中心原子、CO2分子与配体之间的相互作用机制，实现合成过程的单一选择性；2）提出单原子调制剂策略，引入异质单原子调节主体金属催化位点几何/电子结构，精准操控CO2分子与反应中间体的定向演化，突破单原子位点数目制约，实现合成效率的大幅提升；3）提出并构筑高效固态电解质反应器，突破性地解决了液体底物与电解质之间的分离问题，实现原位高纯产物的直接制备。在上述工作基础上，构建空间解耦的“无机催化-生物催化”系统，演示了高效CO2资源化利用定向制备“基础化学品”、“粮油”以及“塑料”等复杂产物。
参考文献
[1] Xia, C. et al. Science 366, 226-231, 2019
[2] Xia, C. et al. Nature Energy 4, 776-785, 2019
[3] Xia, C. et al. Nature Chemistry 13, 887-894, 2021
[4] Zheng, T. et al. Nature Nanotechnology 16, 1386-1393, 2021
[5] Zheng, T. et al. Nature Catalysis 5, 388-396, 2022
[6] Li, J. et al. Nature Communications 14, 340, 2023
夏川，博士，电子科技大学教授、博士生导师，四川省特聘专家，入选2019年“国家海外高层次人才引进计划”青年项目。致力于实现高效清洁的“CO2资源化”，利用可再生电力针对CO2精准制备高碳数目标化学品（食品、药品、油品等），从高效催化剂创制、反应器设计及催化流程设计三个方面出发，开展了深入、系统的研究。主持承担多项自然科学基金委、科技部、四川省项目，取得了一系列成果，发表学术论文90余篇，其中ESI高被引论文25篇，论文共被引用14000余次，入选科睿唯安全球高被引科学家。近5年来，以通讯作者/第一作者身份在Science、Sci. China Chem.、Nat. Energy、Nat. Nanotechnol、Nat. Catal. (4)、Nat. Chem.、Nat. Sustain.、Nat. Commun. (5)等国内外学术期刊共发表研究论文30余篇。研究成果多次受到人民日报、央视新闻、中新社等权威媒体报道，入选2022中国十大科技进展新闻，2022四川十大科技进展新闻；荣获中国化学会青年化学奖（2023），四川青年五四奖章（2023），德国Falling Walls科学突破奖（2022）等荣誉。
Group website:www.chuan-lab.com
