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碳基能源轉(zhuǎn)化利用的催化科學(xué)重大研究計劃

2021年度項目申請指南

　　碳基能源轉(zhuǎn)化利用的催化科學(xué)重大研究計劃面向碳基能源高效利用的國家重大戰(zhàn)略需求，針對催化表界面化學(xué)所涉及的關(guān)鍵科學(xué)問題開展系統(tǒng)深入的研究。本重大研究計劃注重催化劑結(jié)構(gòu)、表界面特性以及外場環(huán)境對催化劑表界面電子態(tài)的影響和調(diào)控，重點關(guān)注能源小分子高效轉(zhuǎn)化相關(guān)的C-H鍵和C-O鍵的催化活化及C-C偶聯(lián)等反應(yīng)；創(chuàng)新碳基能源利用的化工過程，優(yōu)化反應(yīng)歷程，以達(dá)到高效、環(huán)保和CO₂低排放的目標(biāo)；建立和發(fā)展高分辨表征手段，實現(xiàn)在實際催化反應(yīng)條件下對反應(yīng)過程進(jìn)行精準(zhǔn)表征；發(fā)展新的理論方法，實現(xiàn)在接近真實催化反應(yīng)條件下的理論模擬和預(yù)見，為未來在分子、原子水平上對催化劑活性中心進(jìn)行理性設(shè)計提供指導(dǎo)。

　　一、科學(xué)目標(biāo)

　　本重大研究計劃擬通過化學(xué)、化工、數(shù)理、材料等多學(xué)科交叉融合，針對碳基能源分子的高效轉(zhuǎn)化，在催化相關(guān)的理論和實驗的創(chuàng)新上取得突破，充分發(fā)揮和放大我國在微納米和表界面研究領(lǐng)域的優(yōu)勢，力爭在催化表界面理論研究方面形成特色；著重解決涉碳化學(xué)鍵催化活化、合成氣高效轉(zhuǎn)化和碳基小分子電催化轉(zhuǎn)化等過程的關(guān)鍵科學(xué)問題，推動碳基能源的產(chǎn)業(yè)革命；造就高水平、結(jié)構(gòu)合理的研究隊伍，培養(yǎng)精于理論和實驗科學(xué)研究的優(yōu)秀青年學(xué)者，大力提升我國在這一領(lǐng)域的競爭力和國際地位。

　　二、核心科學(xué)問題

　　本計劃針對碳基能源轉(zhuǎn)化利用的催化科學(xué)，圍繞以下三個核心科學(xué)問題展開研究：

　?。ㄒ唬┐呋瘎┕腆w表界面局域原子和電子結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)設(shè)計與構(gòu)建。

　?。ǘ┨蓟d能分子在表界面的選擇活化和定向轉(zhuǎn)化。

　?。ㄈ┐呋瘎┕腆w表界面特性與環(huán)境和外場的相互作用機(jī)制及調(diào)控規(guī)律。

　　三、2021年度重點資助研究方向

　　進(jìn)一步聚焦碳基能源轉(zhuǎn)化利用的關(guān)鍵催化科學(xué)問題，針對合成氣直接轉(zhuǎn)化、CO₂和甲烷催化轉(zhuǎn)化等過程，加強(qiáng)理論研究并與實驗相結(jié)合，注重發(fā)展和利用原位表征新技術(shù)和新方法。2021年擬在前6年資助項目的基礎(chǔ)上，對以下方向進(jìn)行集成：

　?。ㄒ唬┭芯侩姶呋瘎┖碗娊赓|(zhì)的構(gòu)效關(guān)系，認(rèn)識相關(guān)表界面電催化反應(yīng)機(jī)理，揭示電催化過程中多相多尺度作用機(jī)制和調(diào)控規(guī)律，實現(xiàn)CO₂和CH₄活化和定向轉(zhuǎn)化為烯烴或其它高值化學(xué)品的高效電催化過程，并達(dá)到工業(yè)級電流密度（不小于0.5 A/cm²）。

　　（二）針對甲烷活化反應(yīng)，發(fā)展催化劑表界面結(jié)構(gòu)調(diào)控催化特性的新方法，認(rèn)識C-H高效活化、C-C可控偶聯(lián)的新機(jī)制，創(chuàng)制新催化劑和新反應(yīng)過程，實現(xiàn)甲烷直接轉(zhuǎn)化，高效制取高值化學(xué)品和液體燃料。

　?。ㄈ┌l(fā)展理論和實驗研究方法，在原子尺度上研究氧化物催化劑表界面缺陷結(jié)構(gòu)的調(diào)控規(guī)律和碳基小分子的活化機(jī)理，揭示C-O和C-H等化學(xué)鍵活化、以及中間體形成和轉(zhuǎn)化的熱力學(xué)和動力學(xué)規(guī)律，系統(tǒng)探索和深入認(rèn)識納米限域催化和單原子催化的本質(zhì)，形成化學(xué)鍵精準(zhǔn)構(gòu)建的催化新概念和新理論。

　　四、項目遴選的基本原則

　　為確保實現(xiàn)總體目標(biāo)，本重大研究計劃項目遴選的基本原則如下：

　　（一）鼓勵開展前沿領(lǐng)域探索性研究，優(yōu)先支持具有原創(chuàng)性的催化表界面新概念、新理論、新體系、新方法、新技術(shù)的研究。

　?。ǘ┕膭疃鄬W(xué)科實質(zhì)性交叉合作研究，特別鼓勵和優(yōu)先考慮來自于數(shù)理和材料等學(xué)科的申請,以及其他學(xué)科與化學(xué)學(xué)科的交叉合作；注重理論與實驗的有機(jī)結(jié)合。

　　（三）鼓勵開展國際合作研究。

　　五、2021年度資助計劃

　　2021年度擬資助集成項目1—2項，直接費用的資助強(qiáng)度約為600—1200萬元/項（由指導(dǎo)專家和評審專家組根據(jù)評議情況確定資助額度），資助期限為2年，申請書中研究期限應(yīng)填寫“2022年1月1日—2023年12月31日”。

　　六、申請要求及注意事項

　?。ㄒ唬┥暾垪l件。

　　本重大研究計劃項目申請人應(yīng)當(dāng)具備以下條件：

　　1. 具有承擔(dān)基礎(chǔ)研究課題的經(jīng)歷；

　　2. 具有高級專業(yè)技術(shù)職務(wù)（職稱）。

　　在站博士后研究人員、正在攻讀研究生學(xué)位以及無工作單位或者所在單位不是依托單位的人員不得作為申請人進(jìn)行申請。

　　（二）限項申請規(guī)定。

　　執(zhí)行《2021年度國家自然科學(xué)基金項目指南》“申請規(guī)定”中限項申請規(guī)定的相關(guān)要求。

　?。ㄈ┥暾堊⒁馐马?。

　　申請人和依托單位應(yīng)當(dāng)認(rèn)真閱讀并執(zhí)行本項目指南、《2021年度國家自然科學(xué)基金項目指南》和《關(guān)于2021年度國家自然科學(xué)基金項目申請與結(jié)題等有關(guān)事項的通告》中相關(guān)要求。

　　1. 本重大研究計劃項目實行無紙化申請。申請書提交日期為2021年9月16日－9月20日16時。

　?。?）申請人應(yīng)當(dāng)按照科學(xué)基金網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)中重大研究計劃項目的填報說明與撰寫提綱要求在線填寫和提交電子申請書及附件材料。

　　（2）本重大研究計劃旨在緊密圍繞核心科學(xué)問題，將對多學(xué)科相關(guān)研究進(jìn)行戰(zhàn)略性的方向引導(dǎo)和優(yōu)勢整合，成為一個項目集群。申請人應(yīng)根據(jù)本重大研究計劃擬解決的具體科學(xué)問題和項目指南公布的擬資助研究方向，自行擬定項目名稱、科學(xué)目標(biāo)、研究內(nèi)容、技術(shù)路線和相應(yīng)的研究經(jīng)費等。

　?。?）申請書中的資助類別選擇“重大研究計劃”，亞類說明選擇“集成項目”，附注說明選擇“碳基能源轉(zhuǎn)化利用的催化科學(xué)”，根據(jù)申請的具體研究內(nèi)容選擇相應(yīng)的申請代碼。

　　集成項目的合作研究單位不得超過4個，主要參與者必須是集成項目的實際貢獻(xiàn)者。

　?。?）申請人在申請書“立項依據(jù)與研究內(nèi)容”部分，應(yīng)當(dāng)首先說明申請符合本項目指南中的重點資助研究方向，以及對解決本重大研究計劃核心科學(xué)問題、實現(xiàn)本重大研究計劃科學(xué)目標(biāo)的貢獻(xiàn)。

　　如果申請人已經(jīng)承擔(dān)與本重大研究計劃相關(guān)的其他科技計劃項目，應(yīng)當(dāng)在申請書正文的“研究基礎(chǔ)與工作條件”部分論述申請項目與其他相關(guān)項目的區(qū)別與聯(lián)系。

　　2. 依托單位應(yīng)當(dāng)按照要求完成依托單位承諾、組織申請以及審核申請材料等工作。在2021年9月20日16時前通過信息系統(tǒng)逐項確認(rèn)提交本單位電子申請書及附件材料，并于9月21日16時前在線提交本單位項目申請清單。

　　3. 其他注意事項。

　?。?）為實現(xiàn)重大研究計劃總體科學(xué)目標(biāo)和多學(xué)科集成，獲得資助的項目負(fù)責(zé)人應(yīng)當(dāng)承諾遵守相關(guān)數(shù)據(jù)和資料管理與共享的規(guī)定，項目執(zhí)行過程中應(yīng)關(guān)注與本重大研究計劃其他項目之間的相互支撐關(guān)系。

　?。?）為加強(qiáng)項目的學(xué)術(shù)交流，促進(jìn)項目群的形成和多學(xué)科交叉與集成，本重大研究計劃將每年舉辦1次資助項目的年度學(xué)術(shù)交流會，并將不定期地組織相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研討會。獲資助項目負(fù)責(zé)人有義務(wù)參加本重大研究計劃指導(dǎo)專家組和管理工作組所組織的上述學(xué)術(shù)交流活動。

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　　國家自然科學(xué)基金委員會化學(xué)科學(xué)部二處

　　聯(lián)系電話：010-62327035