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碳基能源轉(zhuǎn)化利用的催化科學(xué)重大研究計(jì)劃

2021年度項(xiàng)目申請(qǐng)指南

　　碳基能源轉(zhuǎn)化利用的催化科學(xué)重大研究計(jì)劃面向碳基能源高效利用的國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，針對(duì)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(jì)劃注重催化劑結(jié)構(gòu)、表界面特性以及外場(chǎng)環(huán)境對(duì)催化劑表界面電子態(tài)的影響和調(diào)控，重點(diǎn)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(shí)現(xiàn)在實(shí)際催化反應(yīng)條件下對(duì)反應(yīng)過程進(jìn)行精準(zhǔn)表征；發(fā)展新的理論方法，實(shí)現(xiàn)在接近真實(shí)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(duì)催化劑活性中心進(jìn)行理性設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

　　一、科學(xué)目標(biāo)

　　本重大研究計(jì)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(duì)碳基能源分子的高效轉(zhuǎn)化，在催化相關(guān)的理論和實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新上取得突破，充分發(fā)揮和放大我國(guó)在微納米和表界面研究領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，力爭(zhēng)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(dòng)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(duì)伍，培養(yǎng)精于理論和實(shí)驗(yàn)科學(xué)研究的優(yōu)秀青年學(xué)者，大力提升我國(guó)在這一領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力和國(guó)際地位。

　　二、核心科學(xué)問題

　　本計(jì)劃針對(duì)碳基能源轉(zhuǎn)化利用的催化科學(xué)，圍繞以下三個(gè)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(jì)與構(gòu)建。

　　（二）碳基載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(chǎng)的相互作用機(jī)制及調(diào)控規(guī)律。

　　三、2021年度重點(diǎn)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(duì)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(shí)驗(yàn)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(xiàng)目的基礎(chǔ)上，對(duì)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(shí)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(shí)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(jí)電流密度（不小于0.5 A/cm²）。

　?。ǘ┽槍?duì)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(shí)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(shí)現(xiàn)甲烷直接轉(zhuǎn)化，高效制取高值化學(xué)品和液體燃料。

　　（三）發(fā)展理論和實(shí)驗(yàn)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(dòng)力學(xué)規(guī)律，系統(tǒng)探索和深入認(rèn)識(shí)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(xiàng)目遴選的基本原則

　　為確保實(shí)現(xiàn)總體目標(biāo)，本重大研究計(jì)劃項(xiàng)目遴選的基本原則如下：

　?。ㄒ唬┕膭?lì)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?lì)多學(xué)科實(shí)質(zhì)性交叉合作研究，特別鼓勵(lì)和優(yōu)先考慮來自于數(shù)理和材料等學(xué)科的申請(qǐng),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(shí)驗(yàn)的有機(jī)結(jié)合。

　?。ㄈ┕膭?lì)開展國(guó)際合作研究。

　　五、2021年度資助計(jì)劃

　　2021年度擬資助集成項(xiàng)目1—2項(xiàng)，直接費(fèi)用的資助強(qiáng)度約為600—1200萬元/項(xiàng)（由指導(dǎo)專家和評(píng)審專家組根據(jù)評(píng)議情況確定資助額度），資助期限為2年，申請(qǐng)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(qǐng)要求及注意事項(xiàng)

　?。ㄒ唬┥暾?qǐng)條件。

　　本重大研究計(jì)劃項(xiàng)目申請(qǐng)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(jí)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(qǐng)人進(jìn)行申請(qǐng)。

　　（二）限項(xiàng)申請(qǐng)規(guī)定。

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

　?。ㄈ┥暾?qǐng)注意事項(xiàng)。

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

　　1. 本重大研究計(jì)劃項(xiàng)目實(shí)行無紙化申請(qǐng)。申請(qǐng)書提交日期為2021年9月16日－9月20日16時(shí)。

　?。?）申請(qǐng)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(jì)劃項(xiàng)目的填報(bào)說明與撰寫提綱要求在線填寫和提交電子申請(qǐng)書及附件材料。

　?。?）本重大研究計(jì)劃旨在緊密圍繞核心科學(xué)問題，將對(duì)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(shì)整合，成為一個(gè)項(xiàng)目集群。申請(qǐng)人應(yīng)根據(jù)本重大研究計(jì)劃擬解決的具體科學(xué)問題和項(xiàng)目指南公布的擬資助研究方向，自行擬定項(xiàng)目名稱、科學(xué)目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容、技術(shù)路線和相應(yīng)的研究經(jīng)費(fèi)等。

　?。?）申請(qǐng)書中的資助類別選擇“重大研究計(jì)劃”，亞類說明選擇“集成項(xiàng)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(qǐng)的具體研究?jī)?nèi)容選擇相應(yīng)的申請(qǐng)代碼。

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

　　（4）申請(qǐng)人在申請(qǐng)書“立項(xiàng)依據(jù)與研究?jī)?nèi)容”部分，應(yīng)當(dāng)首先說明申請(qǐng)符合本項(xiàng)目指南中的重點(diǎn)資助研究方向，以及對(duì)解決本重大研究計(jì)劃核心科學(xué)問題、實(shí)現(xiàn)本重大研究計(jì)劃科學(xué)目標(biāo)的貢獻(xiàn)。

　　如果申請(qǐng)人已經(jīng)承擔(dān)與本重大研究計(jì)劃相關(guān)的其他科技計(jì)劃項(xiàng)目，應(yīng)當(dāng)在申請(qǐng)書正文的“研究基礎(chǔ)與工作條件”部分論述申請(qǐng)項(xiàng)目與其他相關(guān)項(xiàng)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(qǐng)以及審核申請(qǐng)材料等工作。在2021年9月20日16時(shí)前通過信息系統(tǒng)逐項(xiàng)確認(rèn)提交本單位電子申請(qǐng)書及附件材料，并于9月21日16時(shí)前在線提交本單位項(xiàng)目申請(qǐng)清單。

　　3. 其他注意事項(xiàng)。

　?。?）為實(shí)現(xiàn)重大研究計(jì)劃總體科學(xué)目標(biāo)和多學(xué)科集成，獲得資助的項(xiàng)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(xiàng)目執(zhí)行過程中應(yīng)關(guān)注與本重大研究計(jì)劃其他項(xiàng)目之間的相互支撐關(guān)系。

　?。?）為加強(qiáng)項(xiàng)目的學(xué)術(shù)交流，促進(jìn)項(xiàng)目群的形成和多學(xué)科交叉與集成，本重大研究計(jì)劃將每年舉辦1次資助項(xiàng)目的年度學(xué)術(shù)交流會(huì)，并將不定期地組織相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研討會(huì)。獲資助項(xiàng)目負(fù)責(zé)人有義務(wù)參加本重大研究計(jì)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(dòng)。

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　　國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)化學(xué)科學(xué)部二處

　　聯(lián)系電話：010-62327035