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曾杰

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曾杰，男， 汉族，1980年9月出生于河南省商城县，现任安徽工业大学党委常委、副校长、中国科学技术大学讲席二级教授、博士生导师，国家杰出青年科学基金、国家“万人计划”科技创新领军人才入选者，国家重点研发计划首席科学家，2022博鳌青年领袖 。研究领域为二氧化碳的催化转化技术。

基本信息

人物说明----安徽工业大学党委常委、副校长

民 族 ---- 汉族

出生地点----河南商城

出生日期----1980年9月

国 籍 ---- 中国

职   业 ---- 教育科研管理工作者

主要成就----第五届科学探索奖 ，第十六届中国青年科技奖“特别奖” ，2022年中国十大科技进展新闻 ，2022年 Falling Walls 科学突破奖等

毕业院校----中国科学技术大学

职   称 ---- 二级教授

学位/学历----博士

专业方向----二氧化碳催化转化技术学术代表作自然 (2022)自然·催化 (2022) 自然·纳米技术 (2021)

人物简介

曾杰，安徽工业大学党委常委、副校长，中国科学技术大学讲席教授，二级教授、博士生导师，入选国家杰出青年科学基金、国家“万人计划”科技创新领军人才、英国皇家化学会会士（FRSC），担任国家重点研发计划首席科学家。分别于2002年、2008年于中国科学技术大学获学士、博士学位；2008至2011年于美国圣路易斯华盛顿大学从事博士后研究；2011至2012年于美国圣路易斯华盛顿大学任研究助理教授；2012年，回到中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心任教授。2022年9月，受聘中国科学技术大学讲席教授，同年11月起任安徽工业大学党委常委、副校长。 研究领域为二氧化碳催化转化。迄今为止，已在《自然》、《自然·纳米技术》、《自然·催化》、《自然·能源》等高影响力学术期刊发表了232篇论文，SCI总被引用20000余次，H因子为75，入选2019至2022年的全球高被引科学家名录。申请中美专利共79项，出版书籍4部。 曾接受自然杂志深度访谈，专访内容以“Turning industrial CO2 into battery fuel（将工业废气二氧化碳转化为电池燃料）”为题刊登在自然杂志亮点专栏。 荣获中国青年科技奖“特别奖”、Falling Walls 科学突破奖、英国国际发明展年度国际发明“钻石奖”、中国科技产业化促进会科学技术一等奖、中国化学会-赢创化学创新奖、侯德榜化工科学技术青年奖、中国新锐科技人物、安徽省自然科学奖一等奖、安徽青年五四奖章等奖项。研究成果入选国家“十三五”科技创新成就展、2022年中国十大科技进展新闻。

人物经历

1995年-1998年，河南省信阳高中。

1998年-2002年，中国科学技术大学，应用化学系，获应用化学学士学位。

2002年-2008年，中国科学技术大学，合肥微尺度物质科学国家实验室（筹），获凝聚态物理博士学位。

2008年-2011年，美国圣路易斯华盛顿大学，生物医学工程系，从事博士后研究工作。

2011年-2012年，美国圣路易斯华盛顿大学，任研究助理教授。

2012年开始，中国科学技术大学，任合肥微尺度物质科学国家研究中心及化学物理系教授、博士生导师，期间担任中国科学技术大学团委副书记、党委教师工作部副部长、校欧美同学会秘书长。

2022年11月起任安徽工业大学党委常委、副校长。

工作职责

分管安徽工业大学研究生院、学科建设办公室、国际合作与交流处（港澳台事务办公室）、国际教育学院。联系化学与化工学院、微电子与数据科学学院。

研究方向

随着环境意识的增强和对有限资源认识的加深，为了减少对石油、煤炭等不可再生资源的依赖，寻求清洁、廉价、便捷、高效转化利用自然界普遍存在的二氧化碳、氮气、水等资源的方法，将成为未来构建循环经济、实现可持续发展的重要任务。曾杰教授将研究领域聚焦于选择性高效转化小分子（如二氧化碳、甲烷、氮气、水）制备液体燃料和高附加值化工品，并从材料、机理和反应流程设计三个方面开展研究工作。

（一）在原子尺度精准设计催化剂表界面活性位点，并调控其配位原子结构和电子结构。该方面工作涉及构筑单原子、金属间化合物等具有特定原子和组分分布的催化剂；通过配位环境和表面应力调控强关联体系催化剂的能级劈裂、轨道杂化、自旋简并、自旋-轨道耦合等电子结构。

（二）在原子分子尺度探索碳基小分子活化转化过程中的关键过程和调控机制。在研究中，曾杰教授团队主要关注催化反应过程中的活性相转变、催化反应路径、表面重构、反应物和中间产物的吸附过程、产物的脱附过程、溢流、表面等离激元共振等现象。该方面工作涉及在原位反应条件下对催化剂表界面和反应中间体进行高时空分辨和高灵敏表征，以及催化反应的理论模拟和动力学研究。

（三）新型催化反应流程设计。主要关注催化化学与合成生物学耦合，通过催化化学过程合成免分离的含能小分子，用于后续合成生物学过程制备复杂天然产物；将效率低、选择性差的催化反应过程转换成自发、串联、循环过程。该方面工作涉及到反应路线设计、反应器件研制、反应系统集成等。

主要贡献

成果概述

曾杰教授已在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) 等高影响力学术期刊发表了232篇论文，SCI总被引用20000余次，H因子为75，入选2019至2022年的全球高被引科学家名录。 [56] 研究成果入选国家“十三五”科技创新成就展、2022年中国十大科技进展新闻。部分研究成果被Nature Mater. 杂志、美国科学促进会(AAAS)主办的科学新闻发布平台“Eurekalert!”、C&EN News、Materials Views 等国际科学媒体广泛报道，并多次被CCTV、新华社、《人民日报》 [23] 、《人民日报（海外版）》 [3-4]、《光明日报》 、《科技日报》 等多家国内主流媒体关注

获奖记录

2023年，第5届“科学探索奖”。

2022年，中国十大科技进展新闻。

2022年，Falling Walls 科学突破奖。

2022年，博鳌青年领袖。

2022年，纳米研究青年科学家奖。

2022年，英国国际发明展年度国际发明“钻石奖”、自然地球奖“铂金奖”和工业“金奖”。

2022年，中国科技产业化促进会科学技术一等奖。

2020年，第十六届中国青年科技奖“”特别奖”。

2019年，国家杰出青年科学基金 。

2019年，国家“万人计划”科技创新领军人才入选者。

2019年，中国化学会“赢创化学创新奖”。

2019年，中国科学院优秀导师奖。

2019年，安徽青年五四奖章。

2018年，安徽省自然科学奖一等奖。

2018年，第十届“侯德榜化工科学技术青年奖”。

2018年，中国新锐科技人物。

2016年，第八届安徽省自然科学优秀学术论文一等奖。

2015年，科技部“中青年科技创新领军人才”入选者。

2015年，全国优秀科普作品奖。

2015年，中国科学院优秀科普作品奖。

2014年，第三届“中国创新创业大赛”安徽赛区总决赛团队组第一名。

2011年，美国化学会（ACS）优秀审稿人。

2009年，全国“百篇优秀博士学位论文”提名奖。

2008年，中国科学院“优秀博士学位论文奖”。

2008年，首届中国大学生“自强之星”奖。

2007年，美国电子电气工程师协会/美国医协会，The Best Paper Award。

2007年，中国科学院“院长优秀奖”。

2007年，第四届“中国青少年科技创新奖”。

典型事迹

曾杰教授及联合团队设计出一种“纳米岛”限域的原子级分散催化剂，解决了传统催化剂活性和稳定性的矛盾。该成果于2022年11月27日发表于国际顶尖学术期刊《自然》上。 研究人员在设计的模型催化剂中选取和金属作用强的氧化物作为“岛”（例如氧化铈），作用弱的氧化物作为支撑“岛”的载体（例如氧化硅），并巧妙利用零电点原理，将铂原子选择性地吸附在氧化铈“纳米岛”上；通过控制铂前驱体浓度，就可以实现平均每个“岛”上不超过一个铂原子的目标。稳定性研究表明，氧化铈“纳米岛”上的铂原子可以抵抗高达600摄氏度的空气煅烧。特别地，铂原子在高温下的氢气氛围中只会限定在“岛”内移动，不会跨“岛”团聚，实现了活性位点的“动而不聚”。经此活化后的催化剂，在催化一氧化碳氧化反应的速率提升两个数量级并兼具高稳定性。新华社 、《光明日报》 、《中国科学报》 等在第一时间对这项工作进行了报道。

曾杰教授及合作者发明了一种电合成和生物合成相结合的新型催化方式，利用二氧化碳和水合成葡萄糖和脂肪酸。该成果以封面文章形式发表于国际顶尖学术期刊《自然·催化》上。“二氧化碳合成葡萄糖和脂肪酸”的整个制备过程分成三个步骤（图1）。第一步，二氧化碳通过电催化还原成一氧化碳；第二步，一氧化碳和水催化合成高纯乙酸，该阶段起到承接上下游的作用，是整个过程的枢纽；第三步，经过生物基因编辑的酵母“吃醋”，发酵产生葡萄糖和脂肪酸。2022年4月29日，《人民日报》以“我国科学家取得重大突破，为人工和半人工合成‘粮食’提供新技术——二氧化碳能合成葡萄糖和脂肪酸”为题对此成果进行了长篇报道。央视新闻频道[新闻直播间]栏目以“我国实现二氧化碳合成葡萄糖和脂肪酸”为题对此成果进行了视频报道。新华社、中新社、中央广播电视总台、《光明日报》、《科技日报》、《中国青年报》等也在第一时间刊登了有关新闻。该成果入选2022年两院院士评选的“中国十大科技进展新闻”和《科技日报》评选的“国内十大科技新闻”。

曾杰教授联合团队还研发了一种低成本、高活性的铜基单原子催化剂，实现了二氧化碳到甲酸的单一转化。令人兴奋的是，他们基于固态电解质还开发了一种新型电解装置，配合所研制的催化剂，以二氧化碳和水作为原料，可以直接连续制备得到无须分离的纯甲酸液体燃料。利用这一新技术，研究人员在实验室实现了浓度为0.1摩尔每升的纯甲酸水溶液的公升级制备，相关工作发表在国际顶尖学术期刊《自然·纳米技术》上。2021年12月17日，《人民日报》以“我科学家研发二氧化碳高效转化新机制”为题对此成果第一时间进行了报道。

曾杰教授致力于结合多种原位表征技术揭示催化反应机理，并开发了一系列高活性、高选择性和稳定性的二氧化碳加氢催化剂。例如，曾杰教授将用于二氧化碳加氢制甲醇的铂-硫化钼单原子催化剂的负载量提高到了7.5%，大大加快了单原子催化剂从实验室走向工业界的进程；曾杰教授还发现了两个近邻铂原子的催化活性远高于两个孤立的铂原子的活性之和这种“1+1>2”的现象，并创造性地提出了“单中心近邻原子协同催化”这一新概念，颠覆了人们对单原子之间互不干扰的传统认识，相关工作发表在国际顶尖学术期刊《自然·纳米技术》上。2018年5月10日，《人民日报》头版以“我科学家发现新型催化机制”为题对此进行了报道。

在开发高效非贵金属催化剂方面，曾杰教授将氮原子引入到钴催化剂中形成氮化钴催化剂，应用于二氧化碳加氢制甲醇，同等条件下钴氮催化剂的活性达到了钴催化剂的64倍。同时该研究还揭示了反应过程中催化剂并不是一成不变的，在加氢过程中催化剂的结构会发生动态演化。该工作不仅为今后寻找更为廉价、高效的二氧化碳加氢催化剂提供了新思路，更进一步加深了人们对催化剂真正活性相的认识，相关成果发表在国际顶尖学术期刊《自然·能源》上，并受到《科技日报》、新华社等多家国内新闻媒体的关注和报道。

曾杰教授开发的一种铜-碳化铁界面型催化剂，可解决二氧化碳加氢制备长链烯烃的关键技术难题。他们研究发现，铜具备一氧化碳的非解离吸附能力，碳化铁能催化生成甲基/亚甲基。在铜和碳化铁的界面处，铜位点吸附的一氧化碳插入到甲基/亚甲基的端基，然后加氢脱水形成新的甲基/亚甲基单元，如此循环往复使碳链增长，最后脱附形成长链烯烃。相关成果发表在国际顶尖学术期刊《自然·通讯》上，并受到《科技日报》、新华社、中新网、央广网 等多家国内新闻媒体的关注和报道。

曾杰教授还发明了多种新型纳米新材料，在能源、化工、医学等领域有一定的应用潜力，相关成果发表在《自然·通讯》等国际顶尖学术期刊上，受到CCTV、《人民日报》、新华社等多家国内媒体报道 。 鉴于其取得的系列学术成果，《自然》对曾杰教授进行了专访，相关采访于2022年4月5日以“Turning industrial CO2 into battery fuel（将工业废气二氧化碳转化为电池燃料）”为题发表在Nature的亮点专栏 。

曾杰教授还多次受到《科技日报》的专访，相关内容以“曾杰：80后教授的‘加法法则’”、“纳米材料：小身材涵盖多领域”等为题进行报道。2014年值邓小平同志诞辰110周年之际，受团中央邀请，曾杰教授出席在人民大会堂金色大厅举办的第九届“中国青少年科技创新奖”颁奖大会并致辞。曾杰教授还作为组织委员会委员参与组织第十五届全国青年催化学术会议 。

社会活动

曾杰教授在工作之余还积极投身于科普教育公益事业，多次受邀在东三省、上海、江苏 、河南、安徽、贵州 以及内蒙古 等地多所中学开展公益科普报告，鼓励广大中学生投身祖国的科研事业。其以第一译者身份出版的科普图书《见微知著——纳米科学》，荣获科技部“2015年全国优秀科普作品”奖 。

代表论文

1，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 CeOx nanoglues for robust atomically dispersed catalysts. Nature 2022, 611, 284.

2，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. Nat. Nanotechnol. 2023, 18, 772.

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.