为催化科学烙上“中国印”

来源：光明日报

在现代社会，中国印从合成化肥助力粮食增产，为催到合成化纤满足穿衣需求，化科催化技术无处不在。学烙工业催化通过其工艺优化与产品创新，中国印贡献了全球约20%的为催GDP。然而，化科长期以来，学烙催化过程及其内在原理被视为难以窥探的中国印“黑匣子”。

由中国科学院院士、为催中国科学院大连化学物理研究所研究员张涛领衔完成的化科“单原子催化”重大成果，从原子尺度精准阐释了催化剂的学烙结构特征，揭示了协同催化的中国印全新机理。这一突破性研究不仅为催化科学烙上了鲜明的为催“中国印”，更荣获2025年度国家自然科学奖一等奖。化科

极限构想：让每个原子都成为活性中心

张涛院士长期深耕于高分散金属催化剂领域。受纳米催化技术的启发，他提出了一个极具前瞻性的构想：若能使金属催化剂中的每一个原子都独立成为活性中心，这种化学尺寸上的极限状态必将激发出截然不同的催化性能。

然而，这一设想在当时面临巨大挑战。金属原子具有“易迁移、爱扎堆”的特性，控制其分散状态并研究其性能无异于异想天开。加之当时制备技术滞后、表征手段匮乏，想要“看见”单个原子更是被视为天方夜谭。

技术突破：看清“单原子”的世界

历经十余年的厚积薄发，张涛团队凭借深厚的学术积累与坚韧不拔的科研精神，向“单原子”世界发起了极限冲锋。团队与国际顶尖电镜专家紧密合作，引入球差校正电子显微镜等高端表征技术，成功实现了对单个原子的清晰成像。

2009年，团队取得里程碑式突破：成功制备出国际首例实用载体负载的单原子铂催化剂。数据显示，该催化剂的活性较传统纳米催化剂提升2倍以上，同时贵金属用量大幅降低70%至90%，实现了效率与成本的双重优化。

概念确立：从“黑匣子”到原子尺度

2011年，张涛团队联合美国亚利桑那州立大学刘景月教授、清华大学李隽教授等国内外顶尖学者，在国际上率先提出“单原子催化”新概念。这一理论将人类对活性位点的认知从微米、纳米尺度推进至原子尺度，使科学家得以在原本如“黑匣子”般的化学反应中洞察催化本质，为开发低成本、高效率的贵金属工业催化剂开辟了新路径。

全球影响：中国概念引领国际前沿

“单原子催化”是催化科学百余年发展历程中，少数由中国科学家提出并获得国际广泛认可的重要科学概念之一，现已成为多相催化领域最活跃的研究前沿。

目前，全球百余个国家、数千个课题组纷纷跟进研究。其研究范畴已从热催化拓展至光催化与电催化，应用领域涵盖环境催化、能源转化、精细化学品合成、拟酶催化及碳资源高效利用等多个方向。在氯乙烯生产、烯烃多相氢甲酰化、制药及精细化工等关键工业领域，该技术已成功实现规模化应用。

寄语未来：站在肩膀上向高处攀登

张涛院士表示：“过去，我和合作伙伴有幸站在前人肩膀上提出了‘单原子催化’的新概念。未来，希望有更多的年轻科学家能站在我们的肩膀上，推动催化科学和化学向更高处发展。”

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