兰州大学“聚英萃华”萃英学院学术讲座（第四百六十八场）——叶生发教授

应化学化工学院、稀土功能材料教育部工程研究中心、甘肃省有色金属化学与资源利用重点实验室和萃英学院邀请，中山大学叶生发教授举办学术讲座，欢迎全校师生积极参加！

题   目：金属氮化物的电子结构与反应活性

主讲人：叶生发 教授

时   间：1月8日（周四）15:30

腾讯会议：129-834-274（密码：0108）

报告人简介：

叶生发，中山大学教授，主要从事金属酶及模型配合物催化能源小分子（N2，O2和NO等）活化和化学转化机理的基础研究，重点围绕活性中间体的电子结构与反应化学的关联这一关键科学问题展开研究。研究特色是运用自行开发的光谱学新技术和新理论对反应瞬态中间体进行原位表征和结构鉴定，尤其擅长利用超导量子干涉仪、电子自旋共振、外加磁场穆斯堡尔谱、磁圆二色谱、共振拉曼等先进光谱表征技术分析开壳层物种的电子结构。此外，叶生发还作为技术骨干参与了理论计算化学软件ORCA的研发，利用精确的从头算的量子化学方法配合反应动力学监测，辅以光谱学表征，进而揭示整个催化反应的全貌。以第一作者或通讯作者（含共同）发表SCI论文100余篇，包括Nat. Chem.（2篇）、Nat. Syn.（1篇）、Natl. Sci. Rev.（1篇）、Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.（1篇）、J. Am. Chem. Soc.（23篇）、Angew. Chem. Int. Ed.（14篇）、Chem.（3篇）、Nat. Commun.（1篇）；被引用次数超过5000次（单篇被引用最高为246次，5篇文章引用次数超过200次）。独立完成专著1部，参与编写专著4部。其中一些研究成果被评为本领域“研究亮点”或“热点文章”，获得物理无机化学和生物无机化学领域国际同行的广泛认可。

内容简介：

金属表面铁氮化物是工业固氮Haber-Bosch过程的关键中间体，也是工业氨氧化制硝酸Ostwald过程的关键中间体，为了深入理解金属表面铁氮化物的反应活性，分子模型铁氮配合物的研究具有重要的科学意义和研究价值。我们利用固体核磁（solid-state NMR）作为研究手段，探索了弯曲型与直线型双核铁氮化物FeIV(µ-N)FeIV与氢气反应性的异同，前者可以在温和条件下与氢气直接反应生成氨基配合物，而后者不行。固体核磁实验数据表明，两者的屏蔽张量沿Fe–Fe键轴方向相差1700 ppm。如此显著的屏蔽张量差异是来自于弯曲型结构中质子接受体的轨道与电子接受体轨道间的强烈耦合，提供了巨大的化学位移顺磁贡献。弯曲型结构中作为质子接受体的分子轨道具有更大的氮原子轨道成分，并且与作为电子接受体的分子轨道能量也更为接近，这两点电子结构特性为氢气能在弯曲型金属氮化物上发生双电子氧化反应做出了准备，因而弯曲型结构能实现直线型氮化物难以进行的氢化反应。此外，我们还可以通过光解单核三价铁叠氮配合物可以原位制备高活性的五价铁氮化物FeV≡N，并利用原位EPR检测了五价铁氮化物与氧原子转移试剂的N–O键构筑反应，该反应可以视为铁中心的还原反应，从五价铁氮化物出发生成了具有形式二价铁的{FeNO}7物种，{FeNO}7被过量氧化剂氧化最终生成{FeNO}6。综上，我们利用这种光谱学表征和理论计算相结合的方法，系统研究了铁氮模型配合物的反应化学，为深入理解工业合成氨和工业制硝酸过程提供了参考。