李隽简介 - 中国化学会第35届学术年会

单原子催化的理论基础

李隽*

清华大学化学系，理论化学中心，北京

*邮箱: junli@tsinghua.edu.cn

催化科学与技术对化学工业、生物转化、大气过程、环境保护、能源开发及人类健康等领域均具有重要作用。传统的催化剂研发长期以来依赖反复试错的实验方法，这就迫切要求我们从本质上理解催化反应的活性位点与微观作用机制。2011年张涛、李隽、刘景月提出单原子催化（single-atom catalysis）概念后^[1-3]，多相单原子催化剂（single-atom catalysts, SACs）与单团簇催化剂（single-cluster catalysts, SCCs）近年来在催化领域引发了广泛的研究兴趣。这类新型催化剂拥有结构明确、原子级精准的活性位点，为多相催化反应的高效调控理性设计提供了可能^[4,5]。本次报告将阐述基于单原子催化剂和单团簇催化剂的原子级精准多相催化（atomically precise heterogeneous catalysis, APCat）研究现状与展望，探讨单原子催化剂和单团簇催化剂稳定性与反应性的理论基础，并重点介绍其在重要的热催化、电催化与光催化反应中的潜在应用。

参考文献

[1] (a) B. Qiao, A. Wang, X. Yang, L. F. Allard, Z. Jiang, Y. Cui, J. Liu, J. Li, T. Zhang, Nat. Chem. 3: 634−641(2011). (b) X. Yang, A. Wang, B. Qiao, J. Li, J. Liu, T. Zhang, Acc. Chem. Res. 46: 1740-1748(2013). (c) A. Wang, J. Li, T. Zhang, Nat. Rev. Chem. 2: 65-81(2018).

[2] (a) J.-C. Liu, Y.-G. Wang, J. Li, J. Am. Chem. Soc. 139: 6190-6199 (2017). (b) J.-C. Liu, Y. Tang, Y.-G. Wang, T. Zhang, J. Li, Natl. Sci. Rev. 5: 638-641(2018).

[3] (a) X.-L. Ma, J.-C. Liu, H. Xiao, J. Li, J. Am. Chem. Soc. 140: 46-49(2018). (b) J.-C. Liu, X.-L. Ma, Y. Li, Y.-G. Wang, H. Xiao, J. Li, Nat. Commun. 9: 1610(2018). (c) X. Li, S. Mitchell, Y. Fang, J. Li, J. Perez-Ramirez, J. Lu, Nat. Rev. Chem. 7: 754–767(2023).

[4] (a) J.-C. Liu, J. Li, et al. CCS Chem. 5: 152-163(2023). (b) J.-X. Kang, Z. Yao, Z.-H. Wang, C.-Q. Xu, Y.-F. Jiang, Y.-G. Wang, X. Chen, J. Li, J. Chem. Phys. 164: 054703 (2026).

[5] (a) X. Hai, Y. Zheng, Q. Yu, J. Li, J. Lv, et al., Nature 622: 754–760(2023). (b) J. Ding, H. B. Yang, X.-L. Ma J. Li, B. Liu, et al., Nat. Energy 8:1386-1394(2023). (c) Y. Guo, J.-X. Liang, Y. Huang, J. Yang, Q. Zhang, A. Wang, B. Qiao, J. Li, T. Zhang, Acc. Chem. Res. 58: 2440-2453(2025).

Theoretical Foundations of Single-Atom Catalysis

Jun Li (李隽)*

Theoretical Chemistry Center, Department of Chemistry, Tsinghua University, *Email: junli@tsinghua.edu.cn

maximum Catalysis science and technology have played a key role in chemical industries, biological transformation, atmospheric processes, environment, energy, and human health. Conventionally, catalysts are discovered based on trial-and-error experiments, which calls for rational understanding of the active sites and microscopic mechanisms of catalytic reactions. In recent years, heterogeneous single-atom catalysts (SACs) and single-cluster catalysts (SCCs) have aroused significant interest in the catalysis community since we created the concept of single-atom catalysis in 2011[1-3]. These new types of catalysts offer well-defined atomically precise active sites that enable manipulation and design of heterogeneous catalytic reactions [4,5]. In this talk, we will provide an overview and perspective of atomically precise heterogeneous catalysis (APCat) via SACs and SCCs. The theoretical foundations of the stability and reactivity of SACs and SCCs will be discussed. Possible applications in thermo-, electro- and photo-catalysis of critical catalytic reactions will be highlighted.

References

[2] (a) J.-C. Liu, Y.-G. Wang, J. Li, J. Am. Chem. Soc. 139: 6190-6199 (2017). (b) J.-C. Liu, Y. Tang, Y.-G. Wang, T. Zhang, J. Li, Natl. Sci. Rev. 5: 638-641(2018).

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李隽，清华大学化学系教授, 理论化学中心主任。1992年在中国科学院福建物质结构研究所获博士学位，师从我国著名化学家卢嘉锡院士。1994-1997年在德国和美国从事博士后研究工作，1997-2007年先后担任Ohio州立大学研究科学家、美国西北太平洋国家实验室高级研究科学家和资深科学家。

2004年入选清华大学百人计划，被聘为化学系教授、博士生导师，并受聘为教育部长江学者特聘教授，2005年获国家杰出青年科学基金资助。2010年获选为美国科学促进会会士(AAAS Fellow)，2018年获国家自然科学二等奖, 2020年获选为中国化学会会士，2025年当选为中国科学院院士。长期从事镧系锕系理论化学和计算催化等领域的研究工作。目前在SCI杂志上发表论文600余篇，其中在国际顶级杂志(Science, PNAS, Nature及其子刊, JACS, Angew. Chem., Acc. Chem. Res. )上发表论文170 余篇，论文引用7.5万次。