作為核心技術(shu)，催化在(zai)能源(yuan)轉化、材(cai)料(liao)合(he)成、環(huan)境(jing)保護(hu)及生命(ming)健(jian)康(kang)等(deng)領域發揮(hui)著(zhe)決(jue)定(ding)性作用。精(jing)準調控(kong)化學反應(ying)過(guo)程(cheng)壹(yi)直是(shi)催化化學追求(qiu)的(de)目(mu)標，在當今(jin)能源(yuan)高效轉(zhuan)化、資(zi)源(yuan)優化利(li)用及生態環境(jing)優(you)化的(de)需(xu)求(qiu)推動(dong)下(xia)，需要催(cui)化過(guo)程(cheng)更(geng)加(jia)溫和，催(cui)化反(fan)應(ying)更加(jia)精(jing)準和高效，催(cui)化科學和技術(shu)正面(mian)臨(lin)著(zhe)創新(xin)變革(ge)的(de)巨(ju)大(da)機遇(yu)和挑戰。

自(zi)上世(shi)紀(ji)90年代(dai)中(zhong)開始，包信和(he)帶領團(tuan)隊(dui)從(cong)事納米(mi)催(cui)化的(de)基(ji)礎(chu)和(he)應(ying)用(yong)研究(jiu)，孜孜不倦地(di)追(zhui)求(qiu)著(zhe)對(dui)催(cui)化過(guo)程(cheng)的(de)準確理解(jie)和對(dui)催(cui)化劑(ji)的(de)理性設計。經(jing)過(guo)20多年的(de)潛(qian)心研究(jiu)和(he)實踐，研究(jiu)團(tuan)隊(dui)借助納米(mi)尺度(du)的(de)空(kong)間(jian)限域(yu)效應(ying)對(dui)體(ti)系電(dian)子能態進(jin)行(xing)調(tiao)變，實(shi)現了(le)催(cui)化性能的(de)精(jing)準調控(kong)，提(ti)出“限域(yu)催(cui)化”概(gai)念(nian)；進(jin)壹(yi)步將研究(jiu)拓展至(zhi)二維界(jie)面(mian)以(yi)及活(huo)性中心微(wei)環(huan)境(jing)等(deng)相互(hu)作用系(xi)統對(dui)電(dian)子能態的(de)調(tiao)變，從(cong)實(shi)驗和(he)理論(lun)上闡(chan)明“限域(yu)”效應(ying)保持(chi)催(cui)化體(ti)系(xi)在反(fan)應過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)活(huo)性狀態以及維持(chi)催(cui)化體(ti)系(xi)循環往(wang)復的(de)內在機制(zhi)，從(cong)而明確定義(yi)和系統創建了(le)具(ju)有(you)廣(guang)泛(fan)意(yi)義和普適(shi)性的(de)“納米(mi)限域(yu)催(cui)化”概(gai)念(nian)，為精(jing)準調控(kong)化學反應(ying)的(de)性能和反(fan)應(ying)路徑(jing)打(da)下(xia)了(le)堅實(shi)的(de)基(ji)礎(chu)，豐富(fu)和完善了(le)催(cui)化基(ji)礎(chu)理論(lun)，引領和推動(dong)了(le)催(cui)化科學和技術(shu)的(de)發展(zhan)。

“納米(mi)限域(yu)催(cui)化”概(gai)念(nian)在催(cui)化選擇氧化和(he)高(gao)效加(jia)氫等(deng)多個重要催(cui)化體(ti)系(xi)中得到(dao)驗證(zheng)，引起了(le)國(guo)內外同(tong)行(xing)的(de)高(gao)度(du)關註(zhu)和重(zhong)視，相(xiang)關領域成為當今(jin)催化基(ji)礎(chu)研究(jiu)和(he)應用實踐(jian)的(de)熱(re)點(dian)之壹。

在“納米(mi)限域(yu)催(cui)化”概(gai)念(nian)指導下(xia)，包信和(he)團(tuan)隊(dui)多項(xiang)代(dai)表(biao)性應用成果(guo)也已(yi)經(jing)走到(dao)了(le)工業(ye)試(shi)驗階(jie)段(duan)。基(ji)於(yu)界面限域(yu)概(gai)念(nian)設計(ji)了(le)配(pei)位(wei)不(bu)飽和的(de)納米(mi)氧化物(wu)與(yu)貴金(jin)屬(shu)匹配的(de)復合(he)催化體(ti)系(xi)，用於(yu)壹氧化碳(tan)高(gao)選擇催(cui)化氧化反(fan)應(ying)。創制(zhi)的(de)鉑鐵(tie)（Pt-FeO）催(cui)化劑(ji)與(yu)商(shang)用燃(ran)料(liao)電(dian)池系(xi)統匹配，室溫下(xia)將重(zhong)整氫(qing)氣(qi)中30ppm壹(yi)氧化碳(tan)高(gao)效脫除到1ppm以(yi)下(xia)，連續工作超過(guo)3500小時(shi)，解(jie)決了(le)原(yuan)料氫氣(qi)中微(wei)量壹(yi)氧化碳(tan)造(zao)成燃(ran)料(liao)電(dian)池催(cui)化劑(ji)失活(huo)的(de)難(nan)題。采(cai)用(yong)氧化物(wu)界(jie)面限域(yu)穩(wen)定(ding)的(de)氧缺陷(xian)活(huo)性中心與(yu)具(ju)有(you)納米(mi)孔道限域(yu)擇(ze)形效應(ying)的(de)分子(zi)篩(shai)耦(ou)合(he)，創立OXZEO^®催化體(ti)系(xi)，實現了(le)煤(mei)經(jing)合(he)成氣(qi)壹步高選擇性直接(jie)制(zhi)取乙烯、丙(bing)烯和(he)丁烯等(deng)低碳(tan)烯烴，從(cong)原(yuan)理上(shang)摒(bing)棄了(le)近(jin)百(bai)年來(lai)煤(mei)轉(zhuan)化過(guo)程(cheng)采(cai)用(yong)的(de)傳(chuan)統費托(tuo)合(he)成路線，省(sheng)去(qu)了(le)耗(hao)水、耗(hao)能的(de)水(shui)煤(mei)氣(qi)變換(huan)和(he)水(shui)-氫循環過(guo)程(cheng)，並(bing)成功突破了(le)目(mu)標(biao)產物分布(bu)的(de)選擇性理論(lun)極限（ASF）。包信和(he)院士團(tuan)隊(dui)成功拓展OXZEO^®催化劑(ji)設(she)計思(si)想，初(chu)步創建了(le)煤(mei)經(jing)合(he)成氣(qi)轉化新(xin)技術(shu)平臺(tai)，實現了(le)系(xi)列高(gao)值(zhi)化學品和(he)燃(ran)料(liao)的(de)定(ding)向(xiang)合(he)成，引領了(le)節(jie)水(shui)、節(jie)能高效煤(mei)化工發展(zhan)的(de)新(xin)方向(xiang)。