李 剛

催化技術(shù)是現(xiàn)代能源、環(huán)境和化學(xué)工業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，催化材料的創(chuàng)新是核心研究?jī)?nèi)容之一。受自然界的啟發(fā)，20世紀(jì)90年代初，化學(xué)家們開始嘗試構(gòu)建微/納米反應(yīng)器，以期能夠?qū)崿F(xiàn)高效和連續(xù)的化學(xué)轉(zhuǎn)化。盡管，目前國(guó)際上已經(jīng)在納米反應(yīng)器構(gòu)筑方面取得一系列進(jìn)展，但是，學(xué)術(shù)界對(duì)納米反應(yīng)器材料結(jié)構(gòu)表征、反應(yīng)器設(shè)計(jì)、催化微觀作用機(jī)制、納米反應(yīng)器中擴(kuò)散和傳遞模型等方面的認(rèn)識(shí)仍然存在不足，有關(guān)生物納米反應(yīng)器（納米細(xì)胞工廠）的構(gòu)筑及其在診斷和治療方面的應(yīng)用也亟需發(fā)展。

多年來(lái)，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員劉健一直圍繞納米反應(yīng)器中的催化反應(yīng)的相關(guān)問題展開研究，至今已經(jīng)在該領(lǐng)域做出了許多突破性成果，為納米反應(yīng)器的構(gòu)建和應(yīng)用提供了更多的可能性，所做工作受到國(guó)內(nèi)外同行廣泛關(guān)注、引用和良好評(píng)價(jià)。

立足前沿，創(chuàng)新不止

2017年，劉健結(jié)束在澳大利亞科廷大學(xué)的工作，在逯高清院士和喬世璋教授鼓勵(lì)下，選擇回到中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所。回到中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所后，在李燦院士和楊啟華研究員的大力支持下，劉健開始著手組建科研團(tuán)隊(duì)并率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展了微/納米反應(yīng)器的構(gòu)筑及其催化反應(yīng)過(guò)程的研究。在這之前，他已經(jīng)在國(guó)際上率先發(fā)展了構(gòu)建蛋黃—蛋殼結(jié)構(gòu)納米多孔材料的方法，這為制備多功能納米反應(yīng)器提供了有效途徑。回國(guó)后，基于這些研究基礎(chǔ)，劉健率領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建了一系列蛋黃—蛋殼結(jié)構(gòu)的亞微米反應(yīng)器，這一系列微/納反應(yīng)器在硝基芳烴催化氫化、苯乙炔加氫、乙酰丙酸加氫、甲烷干重整、電催化等反應(yīng)中都表現(xiàn)出特異性能?！按送猓覀円舶l(fā)現(xiàn)在空間限域效應(yīng)中可以顯著提升活性、選擇性及穩(wěn)定性?！眲⒔≌f(shuō)道。

劉健

除此之外，在這一項(xiàng)目研究中，劉健團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了通過(guò)微納反應(yīng)器內(nèi)空間微環(huán)境的調(diào)控，可以有效調(diào)控納米反應(yīng)器中的催化反應(yīng)過(guò)程；發(fā)現(xiàn)了納米反應(yīng)器中的一些特殊效應(yīng)，如隔離，協(xié)同，耦合效應(yīng)等。揭示了納反應(yīng)器中串聯(lián)催化反應(yīng)在空間和時(shí)間的耦合問題。目前，部分成果已經(jīng)發(fā)表，但還有多篇工作仍在整理中。

重視應(yīng)用，前景正好

納米反應(yīng)器不僅可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)高效的化學(xué)合成，也可以有著生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用。在納米反應(yīng)器研究工作過(guò)程中，劉健率先將納米反應(yīng)器應(yīng)用到了重大疾病診斷中，有關(guān)在胰腺癌的早期診斷的工作近期被Cell旗下國(guó)際知名雜志Matter接收。而其他疾病，如中風(fēng)、老年癡呆、狼瘡性腎炎等疾病的檢測(cè)應(yīng)用也正在開展。他說(shuō)道：“目前，我們也正在和上海交通大學(xué)合作，希望可以將納米反應(yīng)器在重大疾病診斷和治療的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化?！?/p>

2018年，劉健團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了中國(guó)科學(xué)院潔凈能源創(chuàng)新研究院項(xiàng)目“多孔碳基微/納米反應(yīng)器的設(shè)計(jì)及二氧化碳還原研究”，他們希望通過(guò)項(xiàng)目的實(shí)施可以提高催化劑對(duì)C O2電催化還原反應(yīng)活性和選擇性，為進(jìn)一步進(jìn)行規(guī)模化C O2還原制備重要化工原料提供基礎(chǔ)科學(xué)依據(jù)。項(xiàng)目現(xiàn)階段優(yōu)化了納米反應(yīng)器的合成條件，初步合成了幾類催化劑，實(shí)現(xiàn)了對(duì)雜原子摻雜多孔碳的可控制備；實(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)載金屬納米粒子微納米反應(yīng)器的制備。

值得一提的是，劉健團(tuán)隊(duì)還發(fā)展了規(guī)?；苽涠嗫追尤渲瑏單⒚浊虻姆椒ǎ⑹状螌⑵鋺?yīng)用于光催化分解水中，取得了目前非貴金屬催化劑分解水產(chǎn)氧最高效率。

回國(guó)組建團(tuán)隊(duì)兩年以來(lái)，劉健共發(fā)表通訊作者論文40余篇。在這個(gè)過(guò)程中他遇到的困難并不在少數(shù)，因?yàn)樵谶@個(gè)領(lǐng)域存在著很多“硬骨頭”，想要啃下來(lái)并不容易。未來(lái)，納米反應(yīng)器的發(fā)展還存在更多可能，而劉健正在探索。