利物浦大学屠昕教授学术讲座

2022年12月6日下午15:00，应重庆大学能源与动力工程学院杜学森副教授的邀请，利物浦大学的屠昕教授以“Non-thermal plasma: An emerging technology for sustainable production of fuels and chemicals”为主题在线上进行了学术讲座。

会议开始，冉景煜教授代表能源与动力工程学院对屠昕教授的应邀表示了热烈欢迎，并介绍了屠昕教授的个人研究背景以及研究经历。屠昕教授是利物浦大学电气工程与电子系等离子体催化讲座教授。他的研究主要集中于等离子体化学和等离子体催化的环境治理（例如去除VOCs和PAHs）以及燃料、化学品的合成，包括二氧化碳转化、甲烷活化、制氢、固氮和生物质/塑料转化。目前已在包含Nature Rev. Mater., JACS, JACS Au, Angew. Chem., Adv. Mater., Appl. Catal. B: Environ., ACS Catal.等国际知名期刊上发表论文180余篇。受邀在众多国际会议上报告超过65次，并担任国际会议主席5次。他是“plasma Catalysis: Fundamentals and Applications”（Springer Nature 2019）一书的主要编辑，领导一支由16位科学家组成的小组发布了2020年等离子体催化路线图（J Phys D: Appl Phys. 2020, 53, 443001），下载量已超过23000次。

屠昕教授首先总结了当前全球能源和环境的挑战与机遇，指出了基于可再生电力的能源转化和环境治理技术革新的重要性。等离子体催化巧妙结合了等离子体和催化剂的优势，形成协同效应，可以实现在室温室压条件下燃料、化学品的高效合成与污染物的处理。本次会议，屠教授从等离子体催化合成氨和等离子体催化C₁分子（CO₂和CH₄）转化展开了讲述。

氨是极为重要的一种大宗化学品，是合成众多化工产品的基础原料，合成的化肥更是支撑了上世纪近一半人口的爆发式增长。然而，传统热催化工艺需要高温高压的苛刻条件，消耗全球约2%的能源的同时排放二氧化碳超5亿吨。为此，屠教授课题组展开了基于介质阻挡放电（DBD）催化氨合成的相关研究，创新性采用水电极的形式作低压电极，通过ICCD相机详细描述了等离子体催化放电过程，并通过一系列表征手段推断了Ni基催化剂上的氨合成机理。在随后的研究中，利用多孔材料合成氨，提出了氨的“屏蔽保护”概念，通过催化剂定制设计保护了孔内氨未被分解，实现了高达5%的氨浓度，而后通过原位红外、H₂-TPR、NH₃-TPR等表征手段进行了验证。

双碳背景下，碳分子转化为有价值的化工产品和燃料将成为化工和能源行业可持续低碳经济发展的关键因素，为此屠教授课题组基于等离子体催化的C₁分子转化利用开展了大量实验研究。主要研究着重于基于等离子体催化作用，在室温室压的条件下，突破热力学障碍，一步高效的将CO₂和CH₄转化为有价值的燃料（CH₃OH、C₂H₅OH）和化学品（HCOOH、CH₃COOH），实现了高选择性的转化控制，研究了CH₄/CO₂等因素对产品选择性的影响，在此基础上结合原位表征并推断了相关反应机理。此外，通过将高介电常数的钛酸钡与等离子体结合，实现了CO₂高效还原为CO和O₂。基于等离子体，还在室温室压的条件下实现了CO₂和H₂的高效合成CH₃OH，避免了传统工艺高温高压的操作条件。

屠教授讲述结束后，在会师生对屠昕教授讲述的等离子体催化技术表示出了浓厚的兴趣，并针对相关问题进行了提问、交流和讨论。最后，冉景煜教授作为参会代表向屠昕教授的学术分享表示了诚挚的感谢。