高登研究会议Gordon Research Conference催化领域是备受期待的两年一次学术盛会，讨论催化材料和工艺的设计和开发前沿。加拿大光源 (Canadian Light Source，CLS) Amani M. Ebrahim简要介绍了今年2024，以可持续社会使能技术为中心的主题。自1931年在马里兰州约翰霍普金斯大学（John Hopkins University，Maryland）成立以来，高登研究会议（Gordon Research Conferences，GRC）一直是科学发现前沿科学家讨论创新和关键思想的汇聚点。第一届Catalysis GRC于1947年举办，至今仍是对创始人Neil E.Gordon致敬。在77年后，2024年6月16日至21日和，高登研究会议GRC在新罕布什尔州科尔比-索耶学院举行了第66届催化会议。工业界、学术界和国家实验室的200多名参与者，在非正式和口语化的环境中，催化GRC继续鼓励新想法，激发合作并促进催化领域的创新。
会议日程包括上午和下午的专门会议，每一次会议都侧重于具体主题，会议日程中概述了总共九次会议（https://www.grc.org/catalysis-conference/2024/）。
按照惯例，这次会议在每次演讲后，都有专门的讨论时间，提供了很好的交流思想的机会。的确，看到一些创新和发人深省的讨论令人兴奋。会议邀请了25位演讲嘉宾和110多张海报，在电化学、生物和热催化领域，提出了有趣的概念。引入了刺激的非常规策略。围绕可编程、可预测、自加热和动态催化剂，以及机器学习算法的使用，提出了想法。随着会议的进展，集体会谈积极地重塑了催化剂和催化过程的历史理解。工业存在及其投入引起了可持续社会使能技术方面的工业挑战关注。尽管所有的演讲，都同样引人入胜，但不能在这里涵盖所有的贡献，而是报告一些——排名不分先后——以提供关于主题多样性的想法。关于净零、可持续性和循环经济，提出了不同的观点。总体上讨论了实现催化剂的长寿命、塑料解构、可回收性、催化剂生命周期分析和可持续性等方面。Susannah Scott（加州大学圣巴巴拉分校）介绍了使用负载铂纳米颗粒的选择性聚乙烯裂解，并强调需要开发模型和数据集来指导催化剂设计和发现，以形成增值化学品1，2。普林斯顿大学的Michele Sarazen讨论了使用无金属催化剂（如具有独特孔隙结构的沸石），将聚合物废物转化为液体烷烃的优势3，4。凯西·特韦（英国石油公司）讨论了金属供应链如何受到能源转型的影响。在这方面，预计到2050年，能源需求将增长15%，正如埃克森美孚公司(ExxonMobil Technology and Engineering Co.)Doron Levin 演讲中所述，需要通过催化实现能源转型的新工艺。为了全面认识不同相关研究的性能指标，Linsey Seitz（西北大学）在其他最新发现中，提出了通用的反应性指标图，从而参数化析氧反应oxygen evolution reaction (OER).的电催化性能。
在“从理论和实验中得出的见解Insights from Theory and Experiments session”分会上，Laura Gagliardi（芝加哥大学）提到了计算建模在机械研究中的应用，并反思了为计算化学界开发开放源代码的重要性。演讲还提到，等网状iso-reticular化学合成一起，具有明确晶格的分子集合的反应性数据，例如在金属有机框架和配位聚合物的构建块中发现的那些，可以作为开发这些计算昂贵的计算、桥接理论和实验的案例研究5，6。Heather Kulik（麻省理工学院）揭示了计算催化剂发现的机器学习的新趋势和设计规则7。“超越热转化的催化”分会，以Paul Dauenhauer（明尼苏达大学）关于可编程催化的演讲开始，在演讲中，设想了控制一般反应的自由能前景，在动态条件下控制演化。演讲提出了基本棘轮的想法，用于调节远离化学平衡的动态系统，最终目标是开发替代杠杆，以控制反应选择性和/或反应性8，9。Phillip Christopher（University of California，Santa Barbara）讨论了使用光来控制用于反应性调节的位点激活，并简要提出了关于表面重建事件的动态时间尺度10。Aleksandra s Vojvodic（宾夕法尼亚大学）详细阐述了材料预测的计算模型和机器学习算法的力量，特别是使用电子结构作为指纹识别方法11。Umit Ozkan（俄亥俄州立大学）将高温固体氧化物电催化剂的脱溶作为一个有趣的想法，优先修饰钙钛矿氧化物B位并形成均匀的纳米颗粒，用于甲烷12的选择性氧化偶联。在“催化的新材料和表征”分会上，Maricruz-Sanchez（维也纳技术大学）讨论了用于催化应用的自加热材料（响应磁感应）制备。这些自加热多功能材料，可成为理解表面基元反应的工具，促进动力学速率测量，并提供超越温度控制经典方法的工程反应。Beatriz Roldan Cuenya（Fritz Haber Institute of the Max Plank Society）谈到了具有不同方面的铜催化剂上的CO2氢化，并揭示了在不同时间和长度尺度上，研究结构的多方法重要性，以探测动态表面再生或更一般地，活性位点的演变13。这种方法注意系统动力学，质疑催化剂是明确定义的、静态的和稳定的假设。这些自加热多功能材料可以成为理解表面基元反应的工具，促进动力学速率测量，并可能提供超越温度控制的经典方法的工程反应的可能性。Beatriz Roldan Cuenya（Fritz Haber Institute of the Max Plank Society）谈到了具有不同方面的铜催化剂上的CO2氢化，并揭示了在不同时间和长度尺度上研究结构的多方法方法的重要性，以探测动态表面再生或更一般地，活性位点的演变13。这种方法提醒观众注意系统动力学，质疑催化剂是明确定义的、静态的和稳定的假设。事实上，当观察在反应过程中的演变时，视角发生了变化，揭示了以前没有想到的结构元素，这有助于理解反应性。Christopher Paloucci（弗吉尼亚大学）介绍了NOx反应性，并讨论了使用密度泛函理论以及补充工具（显微镜、光谱学和化学吸附），说明原子分散系统中的活性位点异质性。理解活动站点异质性所带来的复杂性，无疑是学术界内已知的挑战。这一点，再加上需要开发用于现场研究的设备和补充性的先进表征方法（通常依赖于对大型设施（如同步加速器）的常规访问），在多次会议中都得到了强调。例如，Jingguang Chen（哥伦比亚大学）强调了这些先进设施的可及性重要性。Simon Bare（SLAC国家实验室）从自己的经验出发，认为有必要促进国家设施、学术界和工业界之间的合作，以扩大催化剂表征的前沿。最后，在生物催化中位点特异性和同步加速器方法，实现先进酶研究的重要性，也引起了与会者的注意：Serena DeBeer（Max Plank Institute for Chemical Energy Conversion）利用这些生物催化剂的独特性，使用先进的X射线光谱技术研究了选择性氧化反应的基态和激发态的血红素和非血红素氧化还原亲和力14。
除了演讲，海报会议还提供了一许多早期职业研究人员进行一对一交流的机会，允许进行更直接的对话。茶歇、早餐、午餐和晚餐也是与几位与会者，以非正式和合议的方式分享想法和想法的好机会。周四的晚餐非常特别，以龙虾盛宴为特色，这是新英格兰美食和饮食文化的一部分。参加会议的人都听到了敲弹声，并享受了一顿丰盛的晚餐。总体而言，为期五天的会议，在早期职业研究人员以及学生和教师的演讲和海报会议中，都触及了催化的几个独特方面。当然，在催化的历史上，有很多可以补充的东西，但在如何通过催化实现新的途径和能量转换方面，仍有几个悬而未决的问题。这仍然是整个催化界的持续努力，只有通过像GRC这样会议所鼓励的思想交流和合作努力才有可能实现。无论是通过会议、播客15还是其他类型的媒体，催化界继续蓬勃发展，并为追求催化进步提供了大量的专业机会。按照两年一届的高登研究会议传统，期待2026年催化GRC的下一次迭代。文献链接
Ebrahim, A.M. Reshaping catalysis beyond the conventional. Nat Catal 7, 860–861 (2024).
https://doi.org/10.1038/s41929-024-01212-6
https://www.nature.com/articles/s41929-024-01212-6
本文译自Nature。
来源：今日新材料
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