馬丁教授，2005-2007，副研究員/中國(guó)科學(xué)院百人計(jì)劃，中科院大連化學(xué)物理研究所；2007-2009，研究員，中科院大連化學(xué)物理研究所催化基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2009-至今，北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院研究員/教授。課題組主頁(yè)：www.chem.pku.edu.cn/mading。
研究工作集中圍繞能源相關(guān)的催化反應(yīng)進(jìn)行，著力于發(fā)展新的催化體系，結(jié)合operando表征手段來(lái)解決催化過(guò)程中的重要科學(xué)問(wèn)題，包括：1）煤基/生物質(zhì)基/天然氣基合成氣的催化轉(zhuǎn)化：合成氣和二氧化碳轉(zhuǎn)化新路線的催化劑設(shè)計(jì)和反應(yīng)機(jī)理研究；2）氫氣制備和輸運(yùn)新催化劑過(guò)程設(shè)計(jì)；3）甲烷（頁(yè)巖氣）活化的新路徑研究；高值化學(xué)品催化合成新體系；
2019年：北京大學(xué)十佳導(dǎo)師；騰訊科學(xué)探索獎(jiǎng)；中國(guó)化學(xué)會(huì)-巴斯夫青年知識(shí)創(chuàng)新獎(jiǎng)；上海光源杰出用戶獎(jiǎng)；國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)（第四完成人）；
2018年：教育部長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授；中組部萬(wàn)人計(jì)劃創(chuàng)新領(lǐng)軍人才；2017年：中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展；國(guó)家杰出青年基金獲得者；中國(guó)催化青年獎(jiǎng)；
2016年：英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士；
2014年：王選青年學(xué)者獎(jiǎng)；
2013年：北京大學(xué)青年教師教學(xué)比賽一等獎(jiǎng)；
2012年：國(guó)家優(yōu)秀青年基金獲得者。
最近，該團(tuán)隊(duì)與其它課題組合作分別于2021年9月1日和9月9日在ACS Catalysis（IF=13.084）上發(fā)表兩篇最新取得成果。下面，對(duì)這兩篇成果進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹，以供大家學(xué)習(xí)和了解！
1. 北大&中科院金屬所&中科院煤炭化學(xué)研究所：超越Pd SACs和Pd NPs，選擇性>99%！Pd3/ND@G高效、低溫直接脫氫
苯乙烯（ST）是各種聚合物生產(chǎn)中使用最廣泛的原料之一，主要通過(guò)乙苯（EB）在氧化鐵基催化劑上的直接脫氫（DDH）生產(chǎn)。目前，由于反應(yīng)的吸熱性質(zhì)，DDH工藝需要大量過(guò)熱蒸汽和高達(dá)620℃的反應(yīng)溫度才能較好的ST收率，從而導(dǎo)致高能耗和高耗水量。因此，開發(fā)具有良好低溫活性的新型EB-DDH反應(yīng)催化劑迫在眉睫。
研究發(fā)現(xiàn)，完全暴露的團(tuán)簇催化劑（FECCs）可以提供鄰近金屬原子的催化位點(diǎn)，并保持完全的原子利用效率，提供各種結(jié)構(gòu)可能性和催化可行性。此外，F(xiàn)ECCs不僅具有超小尺寸，而且與載體的接觸角小，可以提供金屬原子與載體之間更強(qiáng)的相互作用，增加團(tuán)簇的穩(wěn)定性。
在2021年9月1日，北京大學(xué)馬丁教授、中科院金屬研究所劉洪陽(yáng)研究員和中科院山西煤炭化學(xué)研究所溫曉東研究員（共同通訊作者）等人報(bào)道了一種在雜化納米金剛石-石墨烯載體上由平均3個(gè)鈀（Pd）原子組成的完全暴露的Pd團(tuán)簇（Pd3/ND@G），用于乙苯低溫脫氫制苯乙烯。對(duì)比已報(bào)道的催化劑，Pd3/ND@G獲得了完全暴露和原子分散的Pd團(tuán)簇，顯示出良好的催化性能，其中乙苯轉(zhuǎn)化率為328 mmol gPd-1 h-1和苯乙烯選擇性超過(guò)99%，并且在350 ℃無(wú)氧條件下的穩(wěn)定性大大增強(qiáng)。
通過(guò)密度泛函理論（DFT）計(jì)算證明，每個(gè)團(tuán)簇中相鄰Pd原子之間的協(xié)同作用保證了乙苯中乙基上C-H鍵的有效活化和苯乙烯的容易脫附，比傳統(tǒng)的Pd單原子催化劑（Pd SACs）和Pd納米顆粒（Pd NPs）催化劑具有更高活性的關(guān)鍵。總之，該研究報(bào)道的這種精確控制完全暴露的Pd團(tuán)簇的方法為在原子尺度上設(shè)計(jì)直接脫氫催化劑開辟了一條新的途徑。
Cooperative Sites in Fully Exposed Pd Clusters for Low-Temperature Direct Dehydrogenation Reaction. ACS Catalysis, 2021, DOI: 10.1021/acscatal.1c01503.
https://doi.org/10.1021/acscatal.1c01503.
2. 北大&南開：探究Pt-CeO2-δ/MgO通過(guò)O2和H2O完全氧化CO的機(jī)理
CO氧化在汽車尾氣處理和燃料電池工業(yè)過(guò)程中引起了廣泛關(guān)注，其中鉑（Pt）基催化劑是一種最有前途的催化劑。由于對(duì)O2或H2O氧化CO的反應(yīng)機(jī)理了解有限，催化劑的效率仍低于行業(yè)要求，這兩種反應(yīng)機(jī)理擬遵循類似/相同的反應(yīng)機(jī)理（Mars-van Krevelen反應(yīng)機(jī)理）。但是，最近的研究結(jié)果表明，這種假設(shè)可能是不正確的。
在202年9月9日，北京大學(xué)馬丁教授、南開大學(xué)張洪波特聘研究員和杜亞平教授（共同通訊作者）等人報(bào)道了一種MgO分散的CeO2-δ（CeO2-δ/MgO）負(fù)載分離的鉑原子（Pt1）和納米顆粒（Ptn）的催化劑，命名為0.5Pt-xCeO2-δ/MgO（x=0, 1, 2, 5, 10, 20），以建立兩種類型的活性中心。
其中，一種僅在Pt NPs上方（I-型），另一種在Pt原子和可還原金屬氧化物載體CeO2-δ（II-型）之間的界面處。通過(guò)對(duì)該催化劑進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)和原位光譜分析，證明了O2的CO氧化在I-型位（Pt NPs）上經(jīng)歷Langmuir-Hinshelwood反應(yīng)機(jī)理，而水-氣轉(zhuǎn)換（WGS）反應(yīng)在Pt原子和可還原載體CeO2-δ（II-型）之間的界面處經(jīng)歷Mars-van Krevelen反應(yīng)機(jī)理。
通過(guò)活化能評(píng)估和所應(yīng)用的反應(yīng)物和產(chǎn)物壓力依賴性研究進(jìn)行驗(yàn)證，其中系統(tǒng)性地減少了CO氧化的反應(yīng)勢(shì)壘（當(dāng)Pt NPs的大小增加并且是獨(dú)立的，就會(huì)獲得O2）與CeO2-δ尺寸的變化無(wú)關(guān)，而WGS的反應(yīng)勢(shì)壘對(duì)CeO2-δ的尺寸非常敏感，并且對(duì)Pt NPs的尺寸略有惰性。此外，根據(jù)壓力依賴性研究，作者發(fā)現(xiàn)CO和O2在Pt-CeO2-δ/MgO上存在競(jìng)爭(zhēng)吸附，而CO和H2O之間沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)吸附。總之，該工作提供了令人信服的證據(jù)，證明H2O對(duì)CO氧化的促進(jìn)作用是反應(yīng)機(jī)理的改變，而不是H2O劑量分解的羥基的簡(jiǎn)單作用。
Complete CO Oxidation by O2 and H2O over Pt-CeO2-δ/MgO Following Langmuir-Hinshelwood and Mars-van Krevelen Mechanisms, Respectively. ACS Catalysis, 2020, DOI: 10.1021/acscatal.1c02507.
https://doi.org/10.1021/acscatal.1c02507.
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