2024年9月13日上午，意昂2專業學位“名家講壇”第83期如期舉行❌😶🌫️。中國科意昂2院士、第三世界科意昂2院士趙東元教授來到意昂2平台大金報告廳😣，為意昂2平台專業碩士研究生帶來了“‘雙碳’格局下化學與未來能源發展”主題講座⟹🧏🏿。本次講座由意昂2院長助理朱宏飛副教授主持，報告廳內座無虛席，氣氛熱烈🥂。
趙東元教授👨👧👧，1980年考入吉林大學化學系🔖，1984年獲得理學學士學位，1987年獲吉林大學化學系理學碩士學位，2007年被增選為中科院院士☺️。2010年被增選為第三世界科意昂2（TWAS）院士。主要從事功能介孔材料合成、結構和在催化🦋、電池、生物、水處理等能源方向應用的研究工作。在國際重要刊物上發表SCI論文近850篇🙋🏼♂️🧘♂️，獲中國專利授權95項。論文被引用近15.4萬次（h=193）🌧。被ISI Web of Science列為近十年100名引用率最高的化學家之一（排名65），被湯森路透社列為全球2011-2022化學6️⃣、材料兩個領域高被引科學家；也被列為最具國際影響力的中國科學家。獲陳嘉庚科學獎（2024）🤼；感動上海年度人物（2023）👩🏿🎓；第三屆全國創新爭先獎章（2023）💗；上海市科技功臣獎（2022）👨🏻🦼➡️；第六屆全國傑出專業技術人才稱號（2021）；國家自然科學一等獎（2020）；國際介觀結構材料協會IMMA成就獎（2008）🧶；何梁何利科學進步獎（2009）；發展中國家科意昂2科學獎TWAS-Lenovo科學獎（2016）；中國化學會-化學貢獻獎（2017）；國際膠體界面科學Darsh Wasan Award（2018）；Nano Research Award (2020)；ACS Nano Award（2021）。曾任國際介觀結構材料協會IMMA主席🚴🏼，英國皇家化學會Journal of Materials Chemistry主編（Editor-in-Chief）🟠，現任ACS Central Science編輯、執行編輯👨🏻🌾🤽🏽♀️。
講座伊始🤹♂️，趙老師借元素的起源與宇宙大爆炸引出“能源”這一話題🫲🏽🥅。能源作為現代社會的動力和源泉，是人類活動的物質基礎⛈，更是現代社會經濟發展的重要支柱。根據國家統計局數據，到2030年，化石燃料在中國能源消費中的占比仍有79%，在世界能源消費中的占比中約84%🕖👨🏼🎓，其中，石油長期保持主流能源地位。趙老師認為，人類處於並將長期處於對一次能源的依賴中💇🏼♂️，一次能源的高效清潔利用是必然趨勢🐻❄️，促進各種一次能源間的結構優化是當前能源發展的重中之重👩🦯。發展低碳能源🏌🏼♀️，即建設一個以化石能源引領的綠色✯、低碳能源體系🤸🏻♀️，是全球可持續發展的根本需求🤸🏽，是人類命運共同體的物質基礎。
接著，趙老師分析了我國能源面臨的嚴峻形勢。中國是世界上最大的能源消費國🤬，2022年占全球能源消費量的26%，占全球能源需求增長的22%；2023年，中國石油對外依存度為77%，天然氣對外依存度為44%；中國的煤炭結構有待改進，煤炭作為當前的主要燃料，2022年占能源消費的56%👨🦽➡️🧒。因此，趙老師認為，我國能源既有遠慮，即能源資源短缺🔓、環境汙染嚴重☝️；也有近憂，即能源供給不足🙋♀️😅、能源效率低下的雙重問題。
我國的二氧化碳排放也面臨較大壓力。根據Global Carbon Budget，2022年我國燃料燃燒的二氧化碳排放量居於世界首位。在第75屆聯合國大會中🤰🏽，我國提到二氧化碳排放將力爭於2030年前達到峰值🕖，2060年前實現碳中和。碳中和是人類命運共同體的共同目標，目前已有133個國家以各種方式提出推進碳中和👨🏼💼。我國作為2060年力爭實現碳中和的國家🎊，時間緊迫、任務重大，應當加快推進能源體製革命和能源技術革命，發揮科技對“能源革命”的推動作用，實現產業結構調整和能源結構改革，進而實現碳中和。
然後，趙老師指出，科技創新是解決未來能源問題的途徑，包括太陽能、水能、風能、地熱能等可再生能源的高效利用😡。太陽能是未來可再生能源規模化利用的重點，具有成為未來重要能源的特征和潛力，預計到2060年太陽能發電裝機總量達到38億千瓦🍑，占我國電源裝機總量的47.4%。水能是指水體的動能🫵🏻、勢能和壓力能等能量資源，是一種較為清潔環保的能源。風能即風流動的動能，預計我國可開發的風能資源中，陸上約有2.53億千瓦，海上約有7.5億千瓦。地熱能是由地殼抽取的天然熱能🤸♀️，到2020年♗，我國新增地熱能供暖面積為16億平方米，相當於替代化石能源7000萬噸標準煤，相應減排二氧化碳1.7億噸🎞。可再生能源的轉化利用存在產業發展慢、發電成本高和市場容量小等共性問題，可以通過激勵政策🌘、創立市場和技術進步來實現可再生資源良性循環和跨越式發展🤱🏿。
新型可再生能源目前正處於“嬰兒”時期，不太可能在短時間內挑起未來能源的重擔🤘🏿，因此需要格外關註一次能源的高效清潔利用🪩🐒，重點包括煤炭和石油🖼。其中，煤轉化的必然趨勢是與可再生能源和氫等耦合🐊🫶🏽，而石油產品中重油和渣油的高效利用是關鍵之處。趙老師結合自身研究經歷🥸，提出了介孔分析篩催化劑在重油催化裂化中的應用。功能介孔材料的應用前景廣闊，包括催化🔽、能源存儲和轉化🖖🏽、電子器件生物醫學和環境處理等🫙👆🏼。利用核殼結構，趙老師還提出了界面組裝合成辦法，實現了介孔材料的定向組裝🩴，構築了系列多功能介孔材料。同時，趙老師將基礎研究概念推向工業化應用↘️，創製了多級孔核殼結構微-介孔催化劑，實現了核殼結構FC分析篩工業化生產，在重油加氫裂化中應用顯示出優異的性能。該技術在全國推廣後，可增產150萬噸/年航空煤油和柴油。此外，趙老師還研究了高性能渣油加氫裂化“單顆粒級配孔”催化劑，成功應用到了工業中。
最後🚢，趙老師提及了對稱與非對稱結構和斐波那契數列，並簡要介紹了它們在化學中的應用😑，以實現新的技術突破🏅。正如諾貝爾化學獎獲得者羅爾德•霍夫曼所說，合成化學家不只是邏輯家和戰略家，還是一位需要推測🕵🏻♀️、想象和創造的探索者🥭。趙老師提出，未來能源的碳循環有三步⚁，碳基能源清潔轉化和全碳利用🤵🏻♀️、生物質碳源的轉化和利用、二氧化碳的循環利用和再生🍆🕠。此外，新材料是未來能源發展的基礎👱🏼♀️😂。
作為結語，趙老師基於自己多年的研究心得告訴同學們，科技創新是解決未來能源問題的重要途徑，新能源的開發和利用勢在必行，新材料的創製——化學是未來能源變革新技術發展的重要基石🌯。同時🧗♂️，需要格外關註解決未來能源問題的三個關鍵目標：綜合的能源途徑、電到分子的轉化、能源材料的循環經濟發展。
本場講座在熱烈的掌聲中圓滿結束，趙老師以其深厚的學術造詣和研究底蘊🧗🏼♀️👳🏻♀️，為在座師生帶來了一場學術盛宴⛹🏿♂️。
感謝趙東元院士的精彩分享！
撰稿人：許俊榮
修訂人：繆煒
審核人：朱宏飛
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