——固体表面物理化学国家重点实验室

面向重大战略需求 建立发展表界面研究

固体表面物理化学国家重点实验室（以下简称“实验室”）于1986年通过论证，1987年获准建设，1990年建成开放，在迄今为止的5次国家重点实验室评估（1994年、1999年、2004年、2009年免评、2014年）中均获评优秀，在迄今为止的两次总结表彰会（国家重点实验室建设10周年、20周年）上均被授予先进集体称号，荣膺“金牛奖”。在老一辈科学家引领和感召下，实验室形成“敢为先、重细节、合为贵”的科研文化，建立起了一支包括6位中国科学院院士、22位国家杰出青年科学基金获得者、13位其他高层次人才计划获得者等在内的高水平科研队伍。

实验室以固体表面、固/气和固/液界面的结构与功能为主要研究对象，致力于发展有独自特色的实验及理论研究方法和体系。在催化化学、电化学、结构化学、理论化学及相关学科交叉融合的基础上，着重从原子、分子水平和纳米尺度上，研究表面和界面的结构与反应机理，设计和合成有关的催化剂和电极材料以及纳米结构体系，进而探索解决与能源、化工、材料、生命、信息和环境等领域关系密切的某些重大科学技术问题。

近年来，实验室面向高效能源存储与转化、碳资源优化利用和关键电子（信息）器件制造等国家重大战略需求，建立和发展了表界面研究的新理论、新方法和新仪器，在原子团簇的结构与性质，电催化剂的表面结构效应、设计合成和反应机理，金属纳米材料的表面配位化学，电化学表面增强拉曼光谱学，碳基资源高效利用等领域取得突破，多项重大突破刊发在Science（2004年、2007年、2014年、2016年）、Nature（2010年、2020年）等学术刊物上，近10年先后获5项国家自然科学奖、10项国际学术重要奖项，并授权700多项国内和国际专利。在长期发展中，实验室已成为具有国际影响的固体表面物理化学科学研究、人才培养和学术交流基地。

实验室的目标是立足物理化学，面向国家在能源、信息等领域的重大战略需求，发挥厦门大学在化学、能源、材料和物理等多学科交叉和融合的优势，成为在国际上引领表界面化学基础研究的学术高地；在高效能源利用、存储与转化和关键电子（信息）器件制造等国家战略需求方面，通过形成变革性技术，打造为我国在表界面科学与技术的战略核心平台。

五大核心布局 七大主要研究内容

多年来，围绕发展目标，实验室深入钻研、全面谋划，形成了五大核心布局、七大主要研究内容。

实验室核心布局包括：（1）建立和开发表界面研究的新理论、新方法和新仪器，引领固体和软物质表界面前沿科学研究；（2）在原创性研究的优势基础上，研发新一代电化学能源和光电转换体系、关键材料和器件；形成非石油基碳资源优化利用变革性技术；解决（光）电子器件先进制造中的表界面科学与技术问题；（3）建立能源材料与器件测量表征技术与标准，打造能源材料数据库及智能数据统计分析平台，推动研究范式变革；（4）开发与能源、材料、信息等领域相关的膜技术、表面修饰和表面微纳制造技术；（5）推进产学研融合创新，支撑相关行业产业转型、迭代升级和催生新兴高技术产业群。

实验室的主要研究内容分为：（1）建立和发展原位、动态表征技术，通过对催化剂和电极表面活性中心、界面结构及反应性能的研究，阐明表面微观结构对于其谱学、反应等性质的结构效应；（2）在分子、原子水平上研究固体表面的活性及非活性物种和固/气、固/液界面的反应，揭示化学反应的动态过程和微观机理，发现和总结反应规律；（3）建立能准确反映固体表面和固/气、固/液界面化学反应特性的理论模型，对活性中心和反应机理进行理论模拟，并关联实验研究；（4）在微观、介观尺度上对催化剂和电极进行设计、修饰和加工，提高反应选择性和调控反应速度；（5）合成原子团簇和纳米结构材料，制备有特殊结构和功能的新型材料，组装和构筑有序纳米结构表面；（6）开展理论化学计算方法研究，发展适合复杂体系研究的理论化学计算方法，开发具有知识产权的相关程序；（7）把表界面物理化学基本原理和方法应用于生命科学相关体系，开展生物物理化学研究。

成果斐然 合作发展

建立和发展固体表面物理化学的先进实验方法和理论体系，为新催化材料与过程和电化学体系与技术的开发提供科学基础，进而解决与能源、化工、材料、生命、信息和环境等领域关系极为密切的某些重大科学技术问题是实验室多年来的研究目标。因此，实验室一直重视发展具有原创性的实验和理论研究方法与体系，在固体表面物理化学领域先后形成了具有国际影响的成果群。

利用发展反应耦合方法，成功构建合成气高选择性制汽油、柴油和低碳烯烃的双功能催化剂，突破Anderson-Schulz-Flory分布；成功设计和研制出草酸酯加氢制乙二醇高性能铜基催化剂；结合模型催化和谱学表征，获得了催化剂表面合成气和低碳烷烃转化机理方面重要信息；发展低碳烷烃选择氧化或氧化脱氢新催化剂体系；发展了纤维素及相关平台分子直接制备乳酸、己二酸等重要含氧化合物新催化体系。

利用发展壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱方法将表面拉曼光谱发展成为通用的表面分析手段；发展出钓鱼式和电化学针尖增强拉曼光谱技术，从纳米尺度为电化学和分子电子学体系提供分子指纹信息；发展了金属纳米晶体表面结构控制和生长的电化学方法，制备出由高指数晶面暴露的贵金属纳米晶，显著提高了铂等贵金属纳米催化剂的活性等。

利用小分子实现了多类纳米晶体的表面结构和性能的调控；推导出了晶体的表面能与晶体生长过程过饱和度成正比的原理，指导了微纳米晶高表面能晶面的控制合成；合成了一系列具有相邻五元环单元的新型富勒烯和金属杂芳香化合物；合成了系列贵金属、稀土金属及其合金纳米团簇结构，为相关纳米颗粒的表面修饰、表界面构效关系等研究提供了精准的表面结构模型。

利用研发完成具有独自特色和知识产权的从头算价键计算程序XMVB，该程序是目前国际上使用最多的两个价键计算程序之一；发展了基于密度泛函理论框架上激发态电子结构新方法，并写入国际主流的Q-Chem计算化学软件包中；通过发展量子动力学方法和对组合QM/MM计算方法的完善与发展，实现了复杂体系激发态性质、材料中载流子动力学和催化机理的理论研究；将物理化学基本原理和新思路与实验结合应用于关键高新技术的发展。截至2020年9月14日，实验室硕果累累，已有4篇研究论文发表于Science，1篇研究论文发表于Nature，84篇发表于Nature&Science&Cell子刊。

为了增进学术交流，增强学术实力，实验室鼓励建立优势互补、跨学科、跨地域的强强合作关系，与包括法国巴黎高等师范学院、美国佐治亚理工学院、英国南安普敦大学等一批国际著名学府在内的单位建立了合作关系。实验室还应邀共同组织马普协会的先进材料的表面和界面工程国际学校，与法国国家科研中心和巴黎高等师范学院成立国际联合实验室。实验室每年接待约50人次校外客座人员来室工作。在国内除了与相关的高等院校及科研机构有密切的联系与交流合作之外，实验室还与中航锂电（洛阳）有限公司、中国石油化工集团、中国海洋石油总公司等单位联合开展研究，解决与生产关系密切的科学技术问题。

与时俱进，奋勇争先，团结合作，交流发展，固体表面物理化学国家重点实验室将基础科研与战略需求相结合，在创新求实中不断进步。