【直播】【中国科大郭永怀系列讲座】稀土二氧化铈催化作用机制的理论研究

龚学庆，理学博士，华东理工大学教授，博士生导师。2000年获上海交通大学应用化学专业学士学位，2004年获英国贝尔法斯特女王大学物理化学专业理学博士学位，2004-2007年在美国普林斯顿大学化学系从事博士后研究，2007年进入华东理工大学化学与分子工程学院工作至今。龚学庆博士主要利用密度泛函理论（DFT）计算进行催化，材料，以及表面科学等领域的研究工作。2007年独立开展科研工作以来，已在Science、Angew. Chem. Int. Ed、J. Am. Chem. Soc.、Phys. Rev. Lett.等国内外期刊发表SCI论文200余篇，H-index为57。作为负责人承担青年、面上、优青、杰青等国家自然科学基金各类项目5项。

我国是稀土资源大国，其开发利用具有重要战略意义。其中，稀土二氧化铈材料被广泛应用于汽车尾气净化，但人们对其催化性能构效关系，以及稀土元素特有的高度局域f轨道作用的认识还非常有限。为深入理解其催化性能，我们采用在位库仑作用校正的密度泛函理论计算（DFT+U），系统研究了二氧化铈多种表面结构、氧缺陷、金属及其他氧化物颗粒负载和相关体系中催化小分子反应的机理。我们发现二氧化铈主要晶面上单空穴的产生可以还原两个表面铈原子，即还原电子被储存在其4f轨道中。我们还计算研究了二氧化铈表面催化氧化CO以及还原NO的完整反应过程，发现NO在二氧化铈表面的迁移与反应过程中，二氧化铈载体可以选择性的向表面物种转移或接收电子以帮助其的吸附与反应。另外，我们的工作还表明，4f轨道可以作为有效的参考能级来评价二氧化铈基复合催化材料的电子储存和相关催化能力，并且可以在催化加氢反应中起到调控活性氢物种产生的重要作用。

编辑：黄琦