朱纯

男， 贵州大学化学与化工学院， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

1994-09 至 1998-07, 贵州大学, 分析化学, 学士
1998-07 至 2003-12, 贵州大学, 化学与化工学院, 助教；
2003-09 至 2006-09, 厦门大学, 物理化学, 硕士
2003-12 至 2008-12, 贵州大学, 化学与化工学院, 讲师；
2008-12 至 2016-12, 贵州大学, 化学系, 副教授；
2010-09 至 2013-07, 厦门大学, 物理化学, 博士
2017-12 至 2018-11, 美国密歇根州立大学, 化学系, 访问学者；
2016-12 至 今, 贵州大学, 化学与化工学院, 教授；

研究领域和兴趣

量子与计算化学方向

主要业绩

申请人作为贵州大学学科学术带头人，博士生导师长期致力于催化剂的理性设计及其催化机理的理论研究。获得了国家留学基金委青年骨干教师出国留学项目资助，作为国家公派留学访问学者，于2017年12月至2018年11月在美国密歇根州立大学做访学研究，进一步提升了科研能力。申请人在CH4高效转化、合成氨、CO2还原、O2活化、电荷输运等领域取得了一系列高水平研究成果，已在Angew. Chem. Int. Ed.、Nat. Catal.、J. Mater. Chem. A、Chin. J. Catal.、Nano Res.等国际高水平期刊发表了40余篇SCI学术论文，受到国内外专家学者的广泛关注，并在环境和能源催化领域产生了一定影响。近五年，申请人主持3项国家自然科学基金（21663008， 21963005，22363001），目前已顺利结题2项。主持的1项贵州省科学技术基金和1项贵州省“千”层次人才计划，都超额完成任务并顺利结题。另外，以课题骨干身份参与在研1项科技部国家重点研发计划项目（2022YFA1503904），获资助120万。另外，申请人作为主持人成功举办了“2023年理论化学前沿论坛”会议，很好的提升了贵州大学化学学科在国内的影响力。
主要科研成果：（1）基于实验研究结果，结合DFT理论计算研究，对引入不同配体（NH2-BDC、H2BDC和NO2-BDC）修饰UiO-66的锆氧簇（Zr-oxo）节点，在不改变该类催化剂几何结构的前提下可专一性调变节点的电子性质，进而影响表面吸附的•OH物种（Zroxo-•OH）的实验现象本质进行了探究，研究发现以H2BDC为配体的UiO-66-H可提供适中电子密度的Zroxo-•OH位点。UiO-66-H的Zroxo-•OH位点有利于甲烷的吸附并更好地活化甲烷的C-H键，其形成•CH3的能垒最低。该催化剂表现出最高的含氧化合物产率、100%的选择性以及良好的循环稳定性(Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202205077)。
（2）通过第一性原理计算，系统研究了不同•OH浓度下UiO-66-H的Zr-oxo节点上被不同氧物种修饰形成不同反应活性中心的几何和电子结构及其催化甲烷羟基化反应机理。结果表明，随着•OH浓度的增大，•OH在Zr-oxo节点发生自反应产生的不同氧物种(•OOH, O2, H2O等可以调控Zr-oxo位点的局域电子结构而形成不同的催化活性中心。研究发现，•OH浓度和甲烷吸附能以及甲烷直接选择性氧化（DSOM）的活化能垒呈现出类火山型曲线关系，另外，不同活性中心O原子p带中心与DSOM反应的活化能呈线性相关，这一理论研究结果进一步得到了实验研究的证实。基于此，我们提出了一种可以表征DSOM反应活性的描述符，即(•OH)m/UiO-66-H所形成的 Zr-oxo节点上O原子p带中心，该描述符的提出有利于更好的设计合成新型UiO-66基催化DSOM反应的催化剂（J. Mater. Chem. A, 2024, 12, 3565）。
（3）以Mn氮杂咔咯催化剂作为基本构建单元, 通过理论计算，构建了一种新型的具有高催化活性的含Mn氮杂咔咯环结构单元的二维纳米催化材料。在这种二维材料中，每一个Mn原子作为相对独立的金属单原子中心(SAC)，保留了单环中Mn金属中心的高催化活性。在温和的光照条件下，Mn金属中心可以直接活化氧气生成类自由基[Mn]-O-O中心, 随后[Mn]-O-O中心可以有效地通过夺取有机底物中的H和紧接着新生自由基的偶合反应，选择性氧化C−H键为C−OH键。另外，通过沿[Mn]-O-O反应轴施加不同强度的外电场，可对此二维纳米材料的催化反应活性进行精细调控。本文为实验上制备基于Mn氮杂咔咯的非均相催化剂以及单原子Mn基催化剂提供了理论依据（Chin. J. Catal., 2021, 42, 1030）。
（4）通过第一性原理计算，基于缺陷UiO-66-NH2最稳定的结构，评估了一系列金属（M = Fe, Co, Ni, Cu; Ru, Rh, Pd, Ag; Os, Ir, Pt, Au）单原子（SA）锚定在缺陷UiO-66-NH2上的稳定性，筛选出非贵金属单原子Ni结合在缺陷UiO-66-NH2上形成最稳定的金属单原子催化剂（SAC） Ni1/UiO-66-NH2，进一步研究了Ni1/UiO-66-NH2对CO2电催化还原为不同产物（HCOOH、CO、CH3OH和CH4）的活性和选择性。研究表明，CH4最容易在Ni1/UiO-66-NH2上选择生成，本工作从理论上预测了一种新型的对CO2RR具有高活性和选择性的非贵金属单原子电催化剂Ni1/UiO-66-NH2（Nano Res. 2023, 16, 8987-8995.）。
（5）DFT研究发现两类MXene负载金属单原子催化剂Fe1/Ti2CO2和Os1/Ti2CS2具有良好的低温CO催化氧化活性（Chin. J. Catal., 2022, 43, 1830; Sci. China Mater., 2022, 65, 1303）。另外，申请人从理论上提出的Mn-O-O双自由基活化O2机理解决了长期以来实验上对此类反应机理的争议（J. Phys. Chem. C, 2018, 122, 20781）。
人才培养方面：申请人指导在读博士研究生4名和硕士研究生7名，培养已毕业硕士研究生13人，其中多人获国家奖学金、贵州大学一等奖学金和贵州大学毕业研究生优秀学位论文，有4人分别考取厦门大学、南京大学、贵州大学和广西大学博士生，其他几位分别进入了高校、组织部、国企、省示范性高中等单位就业并成为单位的骨干力量。申请人培养的学生质量高，就业质量好，对社会及贵州省的发展产生了非常积极的影响。

代表成果

(1) G. Fang, J. -N. Hu, L. -C. Tian, J. -X. Liang, J. Lin*, Lin Li, C. Zhu, X. Wang, Zirconium-oxo Nodes of MOFs with Tunable Electronic Properties Provide Effective *OH Species for Enhanced Methane Hydroxylation, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202205077 (1 of 7). DOI: doi.org/10.1002/anie.202205077.
(2) L.-C. Tian, G. Fang, Y. Zhou, W. Yu, L. Li, J.-N. Hu, H. Wang, J.-X. Liang, C. Zhu, X. Wang, J. Lin, J. Mater. Chem. A, 2024, 12,3565. DOI: 10.1039/d3ta05851d.
(3) Y. Meng, H. Wang, J.-X. Liang, C. Zhu, J. Li, Precis. Chem., 2024, 2, 70-80.
(4) J.-N. Hu, L.-C. Tian, H. Wang, Y. Meng, J.-X. Liang, C. Zhu, J. Li, Theoretical screening of single-atom electrocatalysts of MXene-supported 3d-metals for efficient nitrogen reduction, Chin. J. Catal., 2023, 52, 252-262. DOI: https://doi.org/10.1016/S1872-2067(23)64501-2.
(5) L.-C. Tian, J.-N. Hu, Y. Meng, J.-X. Liang, C. Zhu, J. Li, Ultrastable nickel single-atom catalysts with high activity and selectivity for electrocatalytic CO2 methanation, Nano Res. 2023, 16(7), 8987-8995. DOI: https://doi.org/10.1007/s12274-023-5640-z. DOI: https://doi.org/10.1021/prechem.3c00104.
(6) C. Zhu, J.-X. Liang, Y. Mang, J. Lin, Z. Cao, Mn-corrolazine-based 2D-nanocatalytic material with single Mn atoms for catalytic oxidation of alkane to alcohol, Chin. J. Catal., 2021, 42, 1030. DOI: 10.1016/S1872‐2067(20)63707‐X.
(7) C. Zhu, J.-X. Liang, Y.-G. Wang, J. Li, Non-noble metal single‐atom catalyst with MXene support: Fe1/Ti2CO2 for CO oxidation, Chin. J. Catal., 2022, 43, 1830–1841. DOI: 10.1016/S1872‐2067(21)64027‐5.
(8) S.-F. Wang, Y. Li, H. Wang, J.-X. Liang, C. Zhu, B. Qiao, Theoretical and experimental investigations on single-atom catalysis: Pt1/FeOx for water-gas shift reaction. Nano Research, 2024, DOI: https://doi.org/10.1007/s12274-024-6655-9.
(9) C. Zhu, J. Liang, Z. Cao, Mn−O−O Electron Spin Flip Mechanism Triggered by the Visible- Light Irradiation for the Generation of an Active Mn(V)−Oxo Complex from O2: Insight from Density Functional Calculations, J. Phys. Chem. C, 2018, 122, 20781−20786. DOI: DOI: 10.1021/acs.jpcc.8b05531.
(10) Y. Meng, J. -X. Liang, C. Zhu, C. -Q. Xu, J. Li, Theoretical studies of MXene-supported single-atom catalysts: Os1/Ti2CS2 for low-temperature CO oxidation, Sci. China Mater., 2022, 65(5): 1303–1312. DOI: https://doi.org/10.1007/s40843-021-1950-0.

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