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近日，《美國化學會志》（JACS）在線報道了我?；瘜W院計算化學中心龔學慶教授課題組的研究成果“Unique Electronic and Structural E?ects in Vanadia/Ceria-Catalyzed Reactions”（J. Am. Chem. Soc., 2015, doi: 10.1021/jacs.5b07939；文章鏈接http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.5b07939），該工作由博士生吳新平完成。
釩基催化劑被廣泛應用于許多重要工業(yè)領域，特別是有大量實驗研究指出含單個釩原子的單體釩氧化合物團簇（VOx）與稀土二氧化鈰載體表面具有強相互作用，并且其對于選擇性氧化脫氫（ODH）反應具有極高的催化活性。但是，由于材料實際結構的多樣性及復雜性，這種活性的產(chǎn)生機制一直未能得到合適的理論解釋，極大地制約了新型高效催化劑的設計。由此，龔學慶教授及其博士生吳新平借助密度泛函理論（DFT）計算，先從原子尺度上對這種材料的結構及其穩(wěn)定性進行了大量系統(tǒng)性的理論研究，并在此基礎上繼續(xù)探索了結構與活性的內在關聯(lián)，發(fā)現(xiàn)一些亞穩(wěn)態(tài)的單體如VO3和VO4對于催化活性具有主要貢獻，同時還提出了一類新穎的指標（New Empty Localized States, NELS）來有效衡量表面活性氧物種的催化能力，較好的解釋了其獨特的電子及結構效應。該研究為相關工作提供了針對新型高效選擇性氧化脫氫催化劑設計的普適規(guī)則，為深入理解此類反應體系獲得了理論基礎。

該研究得到了國家自然科學基金“創(chuàng)新研究群體”以及“優(yōu)秀青年基金”項目的資助，前期工作也得到了盧冠忠教授領銜的“973”項目的支持。