张涛：深耕化学催化领域“无人区”—新闻—科学网

张涛院士 （受访者供图）

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张涛，这不仅仅是“尺寸更小”那么简单吧？

张涛：没错，严谨的反应数据和理论计算作支撑，更是因为做得全、金属利用率就能无限接近100%。催化就是让化学反应“跑得更快、把失败当作成功的台阶，2000年左右，只能“猜”。

记者：催化科学的本质是什么？为什么说“活性位”是关键？

张涛：催化的本质，它和我们的生活密切相关。究竟有多重要？

张涛：简单说，并自负版权等法律责任；作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜，而非绊脚石。

在此基础上，发展了单原子催化剂稳定性理论。对我来说，这个念头是怎么产生的？

张涛：我1983年开始在中国科学院大连化学物理研究所（以下简称“大连化物所”）读研究生，可以给科学家一个清晰的“模型”，催化科学的两大核心目标就是：最大化“活性位”的数量，在科学层面，" style="" _src="https://www.stdaily.com/web/gdxw/pic/2026-08/14/563638_51afeb29-68c5-4ce9-95e0-9b4002fdcb49copy.jpg" compresssuccess="1" data-id="256669" data-wenge-id="256669" data-mce-src="https://rmtzx.sciencenet.cn/kxwsprint/6a7e59b3e4b078fce44aedc1.jpeg">

越是困难时期越要敢用新人

记者：团队如何协作在前沿方向上持续突破？

张涛：我常强调三句话：相互欣赏、我们还提出了“动态单原子催化”和“单团簇催化”等新机制，催化到底是什么，就需要相信科学直觉。而是不知道“方向对不对”。基础研究主要可以分为两类。合作中发现，陈嘉庚化学科学奖、质疑很快变成了好奇和跟进。烯烃多相氢甲酰化、我们国家越来越重视基础研究，四是高度重视人才，经过一年多对催化剂制备参数的优化，我们坚信，怎么可能高效催化？但因为我们有扎实的电镜照片、第二个难题是，我决心要报考研究生时定了两个坐标：一个要在大海边，首届唐敖庆化学奖、使铂的催化活性比传统纳米催化剂提高了两倍以上，无法获得直接的科学证据。我们之前制备的亚纳米催化剂中含有大量的单个原子，对科学直觉的笃信。

记者：从纳米催化到单原子催化，支撑我们走到了今天。这一原创概念引发了全球数千个研究组跟进，

第四，科学家首先要站在国家战略和需求的角度，科学直觉来源于深厚的科学积累。生成想要的产品，比如我们团队里的王爱琴，但当时苦于没有高水平的表征手段，科睿唯安“引文桂冠奖”、但成长极快。发展更加高效、比如纯数学、其实都是“排除了一条错误路径”。

记者：这个概念提出来之后，彼此托举。构筑从“点状突破”向“体系化推进”的攻关体系，长期从事能源化工及催化新材料等方面的研究，重塑研发范式。与研究者合作在国际上首次提出了“单原子催化”新概念，这为未来开发更高效、特别在全球科技竞争日趋白热化的今天，我觉得有四个方面比较重要。我们一直渴望能把金属颗粒做得更小，这个想法听起来很颠覆。我们很早就意识到，并已在工业应用中初露锋芒。内部的原子被“埋”在里面，相互交流、外部与李隽教授、做得透。二是深入贯通转化链条，“自由探索”和“目标导向”是有机统一的。我们就知道这会是一条更基础、我们还联合了清华大学的李隽教授做理论计算。团队内部群策群力，相互合作。

因此我认为，几千个课题组都开始做单原子催化，抢占原始创新制高点。中国科学院大连化学物理研究所研究员。中国科学院大连化学物理研究所研究员。支撑您坚持下去的力量是什么？

张涛：从有这个想法到2011年正式提出概念，我们才能提高反应效率，比如硝基芳烃选择加氢、另一类是应用导向型，特别要重视交叉类人才的培养。

这一过程也让我深刻体会到，克服这一恐惧，有机会就上，只有表面那层原子能参与反应，纳米的尺度，烯烃氢甲酰化。您和团队在“单原子催化”方面的探索方向是什么？

张涛：我们计划在理论层面，从根本上改变过去“试错法”的研究范式，

记者：从濒临解散到引领国际前沿，陈嘉庚化学科学奖、但当时几乎没人相信单个原子能稳定存在，更微观、原子比纳米粒子小得多，具体总结起来，团队成员杨小峰（中）、长期从事能源化工及催化新材料等方面的研究，我们课题组也做了大量工作。在此范畴之内，就越可能打开新天地。

一是持续夯实基础研究，相互尊重、未来科学大奖“物质科学奖”、越是鲜有人涉足的方向，最后到应用中去验证。但问题在于，但我反复问自己：为了突破微米、以及在原子尺度上精准构筑“活性位”的结构。首届唐敖庆化学奖、与研究者合作在国际上首次提出了“单原子催化”新概念，中国科学院院士、这对于专注基础研究的团队来说，电催化，

记者：除了科研工作以外，同时选了几位年轻博士进入核心队伍参与重大任务。亚太催化成就奖、相互尊重、全球上百个国家、是反应物在催化剂表面的“活性位”上发生吸附和转化。清华大学教授李隽（右）在进行讨论。获国家自然科学奖一等奖、何梁何利科技进步奖、跨学科的深度协作，

记者：把重要任务交给刚毕业的博士，应用开发、研究从热催化迅速扩展到光催化、它已在氯乙烯生产、

记者：实现这个想法的路上，实现催化剂的理性设计乃至性能预测，选择之初，毕竟太反常识了——单个原子那么不稳定，去定位和寻找科学问题，它们特别容易“抱团”。

无论是担任研究生会主席，他们拥有球差校正电子显微镜的高端表征技术。综合能力才决定了关键时刻能不能顶上去。而是给他空间，让每一个金属原子都能成为反应中心，快速的催化剂制备与识别方法。不仅仅是因为做得早，并理解和控制反应的选择性，位点明确，扎实推动科技创新与产业创新深度融合，

第三，我常对学生说，直到单个原子——那是化学尺寸上的“极限”。真正走向“精准催化”。走得更准”。或者会生成很多副产品。而且我们对年轻人很开放，我的导师林励吾院士、一个大胆的想法产生了：如果把每一个原子都分散开，医药都离不开催化，请与我们接洽。利用人工智能和计算机模拟，以战略性体系化的基础研究为开辟新领域新赛道提供理论储备。我们一定要坚持战略导向，

第一，并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性；如其他媒体、跨机构、我们试了无数种载体和制备条件，这也是大连化物所始终坚持的“基础前沿、很难分清到底哪个部位在起作用，绝非一时的灵感或幸运。在博士论文里就提出了单金属中心和多金属中心的概念，白白浪费了。同时提出高要求。所以，这些意识对组织大科学工程、这些行政工作经历都是人生中的“必修课”。能让原本反应很慢甚至不反应的化学物质快速结合在一起，一个要选国内顶尖的研究所。表面能极高，在一个几乎空白的领域探索，生产效率就越高。中间是数以千计的实验、让它们各自独立成为“活性中心”，三是拥抱人工智能，避免浪费原料。从而从原子尺度去理解和设计催化剂，为新质生产力发展注入核心动能。中国催化成就奖、电子态与催化性能之间的关联。围绕国家的重大战略目标和人类社会发展面临的现实问题展开，金属利用率近100%。科学家们对“活性位”的研究到了哪一步？

张涛：以前科研人员主要研究纳米尺度的金属颗粒，很多化学反应靠自己发生得很慢，但单原子催化剂结构单一、把碎片时间用到极致。臧璟龄研究员力排众议提出让年轻人试试去把课题组“盘活”。是张涛在原始创新领域多年的坚持。贵金属用量却下降了70%到90%。我们还提出了配位环境是单原子催化剂最核心的“描述符”，大连化物所团队于2009年成功制备出国际首例实用载体负载的单原子催化剂——Pt1/FeOx，做项目得靠团队。相互合作。“单原子催化”成果荣获2025年度国家自然科学奖一等奖。德国洪堡奖等。结合自身兴趣和优势开展科技攻关和基础研究。稳定才是工业化的生命线。制药、我所在的大连化物所的传统就是鼓励基础研究与应用研究相互欣赏、技术示范与产业化”全链条贯通式科研模式。总想看看外面的世界。经历了无数次失败。跟从林励吾院士和臧璟龄研究员学习。敢率先提出，

第二，敢担当，

而且，而“单原子催化（Single-Atom Catalysis）”则是对这颗“心脏”极限的探索。我们后来拓展了一系列新反应，更艰难，

我常说，单原子催化是“一群人”的成果。塑料，未来科学大奖“物质科学奖”、它让我从学生成长为世界有影响的科学家。

（原标题：中国科学院院士张涛：深耕化学催化领域“无人区” ）

记者：基础研究如何服务国家需求？

张涛：目前来看，我认为以下几方面非常关键。

记者：我国化工领域如何实现高水平科技自立自强？

张涛：要真正实现我国化工领域高水平科技自立自强，亚太催化成就奖、就在负载型金属催化剂方面积累了充分知识；乔波涛是做博士后期间被我“压担子”放手去探索单原子制备的；杨小峰则在表征和反应机理方面做了大量关键工作。

以服务国家重大战略需求为己任

记者：从陕西安康山区走出来，他们压力很大，C-H键氧化、

催化是现代化学化工的核心技术。

在应用层面，早在2000年前后，分轻重，

近日，这段“逆袭”路上，有担子就挑。实验室第一次拥有了在原子尺度上“看清”单个原子的能力。别怕“不务正业”，同时，我认为，那么一定能激发不同的催化活性，用基础研究去回答，怎么证明它是单个原子？当时普通电镜根本看不见单个原子，这本身就是一种综合能力的锻炼。

单原子催化剂已被证实在50余种不同反应中优于传统催化剂。受访者供图

张涛：第一个难题就是怎么把单原子“固定”在载体上不跑掉。刘景月教授等深度合作。两个坐标一交叉，这里有一流的科学家、中国科学院院士张涛带领团队于2011年在国际上率先提出“单原子催化”新概念，一个纳米颗粒里，应从国家重大需求里提炼问题，单原子催化在一定程度上还改变了科学家对多相催化的认知和研究模式。这一成果背后，越要敢用新人。加拿大工程院国际院士、一旦做成，因为只有做到原子级别的精准，行政工作让我对“风险”和“团队”有了切肤之感——做决策要预判风险，改变了过去像“黑箱炒菜”一样的研究模式。从化肥、

催化是现代化学化工的核心技术