曾傑(安徽工業大學黨委常委、副校長)

曾傑，1980年9月出生於河南省商城縣，現任安徽工業大學黨委常委、副校長、中國科學技術大學講席教授，國家傑出青年科學基金、國家“萬人計畫”科技創新領軍人才入選者，國家重點研發計畫首席科學家，2022博鰲青年領袖。研究領域為二氧化碳的催化轉化技術。

基本介紹

• 中文名：曾傑 
• 國籍：中國
• 民族：漢族
• 出生地：河南商城
• 出生日期：1980年9月
• 畢業院校：中國科學技術大學
• 學位/學歷：博士
• 專業方向：二氧化碳催化轉化技術
• 學術代表作：自然 (2022)
  自然·催化 (2022) 
  自然·納米技術 (2021) 
• 主要成就：第五屆科學探索獎 
  第十六屆中國青年科技獎“特別獎” 
  2022年中國十大科技進展新聞 
  2022年 Falling Walls 科學突破獎等 
• 職稱：二級教授 

人物簡介

曾傑，安徽工業大學黨委常委、副校長，中國科學技術大學講席教授，二級教授、博士生導師，入選國家傑出青年科學基金、國家“萬人計畫”科技創新領軍人才、英國皇家化學會會士（FRSC），擔任國家重點研發計畫首席科學家。分別於2002年、2008年於中國科學技術大學獲學士、博士學位；2008至2011年於美國聖路易斯華盛頓大學從事博士後研究；2011至2012年於美國聖路易斯華盛頓大學任研究助理教授；2012年，回到中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家研究中心任教授。2022年9月，受聘中國科學技術大學講席教授，同年11月起任安徽工業大學黨委常委、副校長。研究領域為二氧化碳催化轉化。迄今為止，已在《自然》、《自然·納米技術》、《自然·催化》、《自然·能源》等高影響力學術期刊發表了233篇論文，SCI總被引用23000餘次，H因子為83，入選2019至2023年的全球高被引科學家名錄。申請中美專利共79項，出版書籍4部。曾接受《自然》雜誌深度訪談，專訪內容以“Turning industrial CO₂ into battery fuel（將工業廢氣二氧化碳轉化為電池燃料）”為題刊登在《自然》雜誌亮點專欄。榮獲中國青年科技獎“特別獎”、Falling Walls 科學突破獎、英國國際發明展年度國際發明“鑽石獎”、中國科技產業化促進會科學技術一等獎、中國化學會-贏創化學創新獎、侯德榜化工科學技術青年獎、中國新銳科技人物、安徽省自然科學獎一等獎、安徽青年五四獎章等獎項。研究成果入選國家“十三五”科技創新成就展、2022年中國十大科技進展新聞。

人物經歷

1995年-1998年，河南省信陽高中。

1998年-2002年，中國科學技術大學，套用化學系，獲套用化學學士學位。

2002年-2008年，中國科學技術大學，合肥微尺度物質科學國家實驗室（籌），獲凝聚態物理博士學位。

2008年-2011年，美國聖路易斯華盛頓大學，生物醫學工程系，從事博士後研究工作。

2011年-2012年，美國聖路易斯華盛頓大學，任研究助理教授。

2012年開始，中國科學技術大學，任合肥微尺度物質科學國家研究中心及化學物理系教授、博士生導師，期間擔任中國科學技術大學團委副書記、黨委教師工作部副部長、校歐美同學會秘書長。

2022年11月起任安徽工業大學黨委常委、副校長。

工作職責

分管安徽工業大學研究生院、學科建設辦公室、國際合作與交流處（港澳台事務辦公室）、國際教育學院。聯繫化學與化工學院、微電子與數據科學學院。

研究方向

隨著環境意識的增強和對有限資源認識的加深，為了減少對石油、煤炭等不可再生資源的依賴，尋求清潔、廉價、便捷、高效轉化利用自然界普遍存在的二氧化碳、氮氣、水等資源的方法，將成為未來構建循環經濟、實現可持續發展的重要任務。曾傑教授將研究領域聚焦於選擇性高效轉化小分子（如二氧化碳、甲烷、氮氣、水）製備液體燃料和高附加值化工品，並從材料、機理和反應流程設計三個方面開展研究工作。

（一）在原子尺度精準設計催化劑表界面活性位點，並調控其配位原子結構和電子結構。該方面工作涉及構築單原子、金屬間化合物等具有特定原子和組分分布的催化劑；通過配位環境和表面應力調控強關聯體系催化劑的能級劈裂、軌道雜化、自旋簡併、自旋-軌道耦合等電子結構。

（二）在原子分子尺度探索碳基小分子活化轉化過程中的關鍵過程和調控機制。在研究中，曾傑教授團隊主要關注催化反應過程中的活性相轉變、催化反應路徑、表面重構、反應物和中間產物的吸附過程、產物的脫附過程、溢流、表面等離激元共振等現象。該方面工作涉及在原位反應條件下對催化劑表界面和反應中間體進行高時空分辨和高靈敏表征，以及催化反應的理論模擬和動力學研究。

（三）新型催化反應流程設計。主要關注催化化學與合成生物學耦合，通過催化化學過程合成免分離的含能小分子，用於後續合成生物學過程製備複雜天然產物；將效率低、選擇性差的催化反應過程轉換成自發、串聯、循環過程。該方面工作涉及到反應路線設計、反應器件研製、反應系統集成等。

主要貢獻

成果概述

曾傑教授已在Nature (1篇)，Nat. Nanotechnol. (4篇)，Nat. Catal. (1篇)，Nat. Energy (1篇)，Nat. Commun. (18篇)，J. Am. Chem. Soc. (16篇)，Angew. Chem. Int. Ed. (24篇)，Adv. Mater. (12篇) ，Nano Lett. (26篇)，Acc. Chem. Res. (1篇)，Acc. Mater. Res. (1篇)，Chem. Rev. (2篇)，Chem. Soc. Rev. (1篇)，Chem (1篇) 等高影響力學術期刊發表了233篇論文，SCI總被引用23000餘次，H因子為83，入選2019至2023年的全球高被引科學家名錄。研究成果入選國家“十三五”科技創新成就展、2022年中國十大科技進展新聞。部分研究成果被Nature Mater. 雜誌、美國科學促進會(AAAS)主辦的科學新聞發布平台“Eurekalert!”、C&EN News、Materials Views 等國際科學媒體廣泛報導，並多次被CCTV、新華社、《人民日報》、《人民日報（海外版）》、《光明日報》、《科技日報》等多家國內主流媒體關注。

獲獎記錄

2024年2月，被授予“第十二屆中國化學會-巴斯夫公司青年知識創新獎”。

2023年，海外校友基金會青年教師成就獎。

2023年，中國科學院優秀導師獎。

2023年，第5屆“科學探索獎”。

2022年，中國十大科技進展新聞。

2022年，國內十大科技新聞。

2022年，Falling Walls 科學突破獎。

2022年，博鰲青年領袖。

2022年，納米研究青年科學家獎。

2022年，英國國際發明展年度國際發明“鑽石獎”、自然地球獎“鉑金獎”和工業“金獎”。

2022年，中國科技產業化促進會科學技術一等獎。

2020年，第十六屆中國青年科技獎“”特別獎”。

2019年，國家傑出青年科學基金。

2019年，國家“萬人計畫”科技創新領軍人才入選者。

2019年，中國化學會“贏創化學創新獎”。

2019年，中國科學院優秀導師獎。

2019年，安徽青年五四獎章。

2018年，安徽省自然科學獎一等獎。

2018年，第十屆“侯德榜化工科學技術青年獎”。

2018年，中國新銳科技人物。

2016年，第八屆安徽省自然科學優秀學術論文一等獎。

2015年，科技部“中青年科技創新領軍人才”入選者。

2015年，全國優秀科普作品獎。

2015年，中國科學院優秀科普作品獎。

2014年，第三屆“中國創新創業大賽”安徽賽區總決賽團隊組第一名。

2011年，美國化學會（ACS）優秀審稿人。

2009年，全國“百篇優秀博士學位論文”提名獎。

2008年，中國科學院“優秀博士學位論文獎”。

2008年，首屆中國大學生“自強之星”獎。

榮獲2007年“中國大學生自強之星”稱號

2007年，美國電子電氣工程師協會/美國醫協會，The Best Paper Award。

2007年，中國科學院“院長優秀獎”。

2007年，第四屆“中國青少年科技創新獎”。

典型事跡

曾傑教授團隊設計出了一種分子篩負載的金屬釕催化劑，可以在無溶劑、無氫氣的條件下實現高密度聚乙烯的循環升級。該成果於2023年6月26日發表於國際頂尖學術期刊《自然·納米技術》上。研究人員通過串聯聚乙烯的脫氫芳構和氫解過程，在無需額外添加昂貴氫氣或溶劑的情況下將高密度聚乙烯塑膠轉化為高附加值的環狀烴類，為塑膠回收提供了一條新思路。新華社、《光明日報》、《科技日報》、《中國科學報》、《中國青年報》、中新社等在第一時間對這項工作進行了報導。

曾傑教授及聯合團隊設計出一種“納米島”限域的原子級分散催化劑，解決了傳統催化劑活性和穩定性的矛盾。該成果於2022年11月27日發表於國際頂尖學術期刊《自然》上。研究人員在設計的模型催化劑中選取和金屬作用強的氧化物作為“島”（例如氧化鈰），作用弱的氧化物作為支撐“島”的載體（例如氧化矽），並巧妙利用零電點原理，將鉑原子選擇性地吸附在氧化鈰“納米島”上；通過控制鉑前驅體濃度，就可以實現平均每個“島”上不超過一個鉑原子的目標。穩定性研究表明，氧化鈰“納米島”上的鉑原子可以抵抗高達600攝氏度的空氣煅燒。特別地，鉑原子在高溫下的氫氣氛圍中只會限定在“島”內移動，不會跨“島”團聚，實現了活性位點的“動而不聚”。經此活化後的催化劑，在催化一氧化碳氧化反應的速率提升兩個數量級併兼具高穩定性。新華社、《光明日報》、《中國科學報》等在第一時間對這項工作進行了報導。

圖1. “納米島”限域的原子級分散催化劑合成示意圖

曾傑教授及合作者發明了一種電合成和生物合成相結合的新型催化方式，利用二氧化碳和水合成葡萄糖和脂肪酸。該成果以封面文章形式發表於國際頂尖學術期刊《自然·催化》上。“二氧化碳合成葡萄糖和脂肪酸”的整個製備過程分成三個步驟（圖1）。第一步，二氧化碳通過電催化還原成一氧化碳；第二步，一氧化碳和水催化合成高純乙酸，該階段起到承接上下游的作用，是整個過程的樞紐；第三步，經過生物基因編輯的酵母“吃醋”，發酵產生葡萄糖和脂肪酸。2022年4月29日，《人民日報》以“我國科學家取得重大突破，為人工和半人工合成‘糧食’提供新技術——二氧化碳能合成葡萄糖和脂肪酸”為題對此成果進行了長篇報導。央視新聞頻道[新聞直播間]欄目以“我國實現二氧化碳合成葡萄糖和脂肪酸”為題對此成果進行了視頻報導。新華社、中新社、中央廣播電視總台、《光明日報》、《科技日報》、《中國青年報》等也在第一時間刊登了有關新聞。該成果入選2022年兩院院士評選的“中國十大科技進展新聞”和《科技日報》評選的“國內十大科技新聞”。

圖2. 以二氧化碳和水為原料合成葡萄糖和脂肪酸的流程圖。

曾傑教授聯合團隊還研發了一種低成本、高活性的銅基單原子催化劑，實現了二氧化碳到甲酸的單一轉化。令人興奮的是，他們基於固態電解質還開發了一種新型電解裝置，配合所研製的催化劑，以二氧化碳和水作為原料，可以直接連續製備得到無須分離的純甲酸液體燃料。利用這一新技術，研究人員在實驗室實現了濃度為0.1摩爾每升的純甲酸水溶液的公升級製備，相關工作發表在國際頂尖學術期刊《自然·納米技術》上。2021年12月17日，《人民日報》以“我科學家研發二氧化碳高效轉化新機制”為題對此成果第一時間進行了報導。

曾傑教授致力於結合多種原位表征技術揭示催化反應機理，並開發了一系列高活性、高選擇性和穩定性的二氧化碳加氫催化劑。例如，曾傑教授將用於二氧化碳加氫制甲醇的鉑-硫化鉬單原子催化劑的負載量提高到了7.5%，大大加快了單原子催化劑從實驗室走向工業界的進程；曾傑教授還發現了兩個近鄰鉑原子的催化活性遠高於兩個孤立的鉑原子的活性之和這種“1+1＞2”的現象，並創造性地提出了“單中心近鄰原子協同催化”這一新概念，顛覆了人們對單原子之間互不干擾的傳統認識，相關工作發表在國際頂尖學術期刊《自然·納米技術》上。2018年5月10日，《人民日報》頭版以“我科學家發現新型催化機制”為題對此進行了報導。

在開發高效非貴金屬催化劑方面，曾傑教授將氮原子引入到鈷催化劑中形成氮化鈷催化劑，套用於二氧化碳加氫制甲醇，同等條件下鈷氮催化劑的活性達到了鈷催化劑的64倍。同時該研究還揭示了反應過程中催化劑並不是一成不變的，在加氫過程中催化劑的結構會發生動態演化。該工作不僅為今後尋找更為廉價、高效的二氧化碳加氫催化劑提供了新思路，更進一步加深了人們對催化劑真正活性相的認識，相關成果發表在國際頂尖學術期刊《自然·能源》上，並受到《科技日報》、新華社等多家國內新聞媒體的關注和報導。

曾傑教授開發的一種銅-碳化鐵界面型催化劑，可解決二氧化碳加氫製備長鏈烯烴的關鍵技術難題。他們研究發現，銅具備一氧化碳的非解離吸附能力，碳化鐵能催化生成甲基/亞甲基。在銅和碳化鐵的界面處，銅位點吸附的一氧化碳插入到甲基/亞甲基的端基，然後加氫脫水形成新的甲基/亞甲基單元，如此循環往復使碳鏈增長，最後脫附形成長鏈烯烴。相關成果發表在國際頂尖學術期刊《自然·通訊》上，並受到《科技日報》、新華社、中新網、央廣網等多家國內新聞媒體的關注和報導。

曾傑教授還發明了多種新型納米新材料，在能源、化工、醫學等領域有一定的套用潛力，相關成果發表在《自然·通訊》等國際頂尖學術期刊上，受到CCTV、《人民日報》、新華社等多家國內媒體報導。

鑒於其取得的系列學術成果，《自然》對曾傑教授進行了專訪，相關採訪於2022年4月5日以“Turning industrial CO₂ into battery fuel（將工業廢氣二氧化碳轉化為電池燃料）”為題發表在《自然》的亮點專欄。

《自然》雜誌專訪曾傑教授：將工業廢氣二氧化碳轉化為電池燃料。

曾傑教授還多次受到《科技日報》的專訪，相關內容以“曾傑：80後教授的‘加法法則’”、“納米材料：小身材涵蓋多領域”等為題進行報導。2014年值鄧小平同志誕辰110周年之際，受團中央邀請，曾傑教授出席在人民大會堂金色大廳舉辦的第九屆“中國青少年科技創新獎”頒獎大會並致辭。2015年，曾傑教授作為組織委員會委員參與組織第十五屆全國青年催化學術會議。2022年11月，曾傑教授受邀擔任共青團中央、人力資源社會保障部主辦的“振興杯”全國青年職業技能大賽全國總決賽評審主席。

社會活動

曾傑教授在工作之餘還積極投身於科普教育公益事業，多次受邀在東三省、上海、江蘇、河南、安徽、貴州以及內蒙古等地多所中學開展公益科普報告，鼓勵廣大中學生投身祖國的科研事業。其以第一譯者身份出版的科普圖書《見微知著——納米科學》，榮獲科技部“2015年全國優秀科普作品”獎。

代表論文

1. J. Du, L. Zeng, T. Yan, C. Wang, M. Wang, L. Luo, W. Wu, Z. Peng, H. Li, and J. Zeng*, Efficient solvent- and hydrogen-free upcycling of high-density polyethylene into separable cyclic hydrocarbons. Nature Nanotechnol. 2023, 18, 772.
2. X. Li, X. I. Pereira-Hernández, Y. Chen, J. Xu, J. Zhao, C.-W. Pao, C.-Y. Fang, J. Zeng*, Y. Wang*, B. C. Gates* and J. Liu*. Functional CeO_x nanoglues for robust atomically dispersed catalysts. Nature 2022, 611, 284.
3. T. Zheng, M. Zhang, L. Wu, S. Guo, X. Liu, J. Zhao, W. Xue, J. Li, C. Liu., X. Li, Q. Jiang, J. Bao, J. Zeng*, T. Yu*, C. Xia*. Upcycling CO₂ into energy-rich long-chain compounds via electrochemical and metabolic engineering. Nat. Catal. 2022, 5, 388.
4. T. Zheng, C. Liu, C. Guo, M. Zhang, X. Li, Q. Jiang, W. Xue, H. Li, A. Li, C.-W. Pao, J. Xiao*, C. Xia*, J. Zeng*. Copper-catalysed exclusive CO₂ to pure formic acid conversion via single-atom alloying. Nat. Nanotechnol. 2021, 16, 1386.
5. H. Li, L. Wang, Y. Dai, Z. Pu, Z. Lao, Y. Chen, M. Wang, X. Zheng, J. Zhu, W. Zhang*, R. Si, C. Ma, J. Zeng*. Synergetic interaction between neighbouring platinum monomers in CO₂ hydrogenation. Nat. Nanotechnol. 2018, 13, 411.
6. L. Wang, W. Zhang, X. Zheng, Y. Chen, W. Wu, J. Qiu, X. Zhao, X. Zhao, Y. Dai, J. Zeng*. Incorporating nitrogen atoms into cobalt nanosheets as a strategy to boost catalytic activity toward CO₂ hydrogenation. Nat. Energy 2017, 2, 869.
7. Z. Li, W. Wu, M. Wang, Y. Wang, X. Ma, L. Luo, Y. Chen, K. Fan, Y. Pan, H. Li*, and J. Zeng*. Ambient-pressure hydrogenation of CO₂ into long-chain olefins. Nat. Commun. 2022, 13, 2396.
8. Z. Zhang, C. Feng, D. Wang, S. Zhou*, R. Wang, S. Hu, H. Li, M. Zuo, Y. Kong*, J. Bao* and J. Zeng*. Selectively anchoring single atoms on specific sites of supports for improved oxygen evolution. Nat. Commun. 2022, 13, 2473.
9. L. Luo, J. Luo, H. Li*, F. Ren, Y. Zhang, A. Liu, W. Li*, J. Zeng*. Water enables mild oxidation of methane to methanol on gold single-atom catalysts. Nat. Commun. 2021, 12, 1218.
10. Z. Zhang, C. Feng, C. Liu, M. Zuo, L. Qin, X. Yan, Y. Xing, H. Li, R. Si, S. Zhou*, J. Zeng*. Electrochemical deposition as a universal route for fabricating single-atom catalysts. Nat. Commun. 2020, 11, 1215.
11. Y. Chen, H. Li, W. Zhao, W. Zhang, J. Li, W. Li, X. Zheng, W. Yan, W. Zhang, J. Zhu, R. Si*, J. Zeng*. Optimizing reaction paths for methanol synthesis from CO₂ hydrogenation via metal-ligand cooperativity. Nat. Commun. 2019, 10, 1885.
12. L. Wang, W. Zhang, S. Wang, Z. Gao, Z. Luo, X. Wang, R. Zeng, A. Li, H. Li, M. Wang, X. Zheng, J. Zhu, W. Zhang*, C. Ma*, R. Si, J. Zeng*. Atomic-level insights in optimizing reaction paths for hydroformylation reaction over Rh/CoO single-atom catalyst. Nat. Commun. 2016, 7, 14036.
13. S. Zhou*, X. Miao, X. Zhao, C. Ma, Y. Qiu, Z. Hu*, J. Zhao, L. Shi, J. Zeng*. Engineering electrocatalytic activity in nanosized perovskite cobaltite through surface spin-state transition. Nat. Commun. 2016, 7, 11510.
14. R. He, Y. C. Wang, X. Wang, Z. Wang, G. Liu, W. Zhou, L. Wen, Q. Li, X. Wang, X. Chen, J. Zeng*, J. G. Hou. Facile synthesis of pentacle gold-copper alloy nanocrystals and their plasmonic and catalytic properties. Nat. Commun. 2014, 5, 4327.