今天，我们为大家解析的是悉尼大学博士研究项目。
“Selective Electrocatalytic Oxidation of Methane”
学校及专业介绍
学校概况
University of Sydney（悉尼大学）成立于1850年，是澳大利亚历史最悠久的研究型大学之一，在2025年QS World University Rankings中位列全球前40，以学术实力雄厚、科研创新能力突出著称。学校尤其重视“可持续发展”领域的研究，在清洁能源、环境化学、循环经济等方向投入大量资源，与全球多所高校及企业建立合作，推动科研成果向实际应用转化。
例如，学校团队曾联合创办Licella Holdings（专注于废弃物 hydrothermal 转化技术）、Gelion plc（悉尼大学首个公开上市的初创公司，聚焦下一代储能电池），展现出极强的科研产业化能力，为PhD学生提供了接触产业实践的机会。
院系介绍
该PhD项目隶属于University of Sydney的School of Chemistry（化学学院）。学院是悉尼大学科研实力最强的院系之一，研究方向覆盖催化化学、绿色化学、无机材料、分析化学等，拥有先进的实验设施（如XRD、XPS、GCMS等表征设备、3D打印实验室），可满足项目中“催化剂测试”“反应器制备”等核心需求。学院师资团队兼具学术深度与产业经验，例如项目导师之一的Thomas Maschmeyer教授，长期深耕“可持续催化技术”，曾主导开发CatHTR（催化水热还原）工艺，将废弃物转化为生物原油，为本次甲烷转化项目提供了技术积累。
招生专业介绍
项目主要涉及三个化学分支，各分支在项目中承担不同角色，形成跨学科协作：
- Analytical Chemistry（分析化学）：负责项目中的“反应产物分析”与“催化剂表征”，例如通过GCMS检测甲烷氧化后的产物组成，用XPS分析电极材料的表面元素价态，确保反应效率与选择性可量化；
- Applied Chemistry（应用化学）：聚焦“工艺优化”与“反应器设计”，核心是将3D打印反应器与电催化技术结合，解决“甲烷在水溶液中溶解度低”的技术痛点，提升反应的实用性；
- Inorganic Chemistry（无机化学）：主导“气体扩散电极（GDE）材料设计”，例如开发金属基催化剂（如Pt、Pd基材料），调控电极的活性位点，实现甲烷的选择性氧化，减少副产物生成。
申请要求
1. 学术背景
- 需具备化学或相关领域（如Materials Science、Chemical Engineering）的硕士学位；
- 本科及硕士阶段均分需达到80/100（国内评分体系）或同等GPA（如美国体系3.0/4.0、英国体系2:1荣誉学位），成绩需证明申请人具备扎实的化学理论基础（如催化原理、无机材料化学）。
2. 技能要求
- 实验技能：掌握基础催化反应操作（如电催化工作站使用）、材料表征技术（XRD、XPS优先）、产物分析方法（GCMS优先）；
- 技术技能：具备3D打印基础（了解反应器原型设计流程）或数据分析能力（如用Origin处理实验数据、Python/R进行简单数据建模）者优先，可加快项目中“反应器制备”“实验结果分析”的进度；
- 语言能力：需提供英语成绩证明，通常要求雅思总分6.5（单项不低于6.0）或托福总分90（单项不低于22），确保能流畅阅读英文文献、撰写研究报告。
3. 申请材料
- 个人简历（CV）：需详细列出过往科研经历（如硕士阶段的研究课题、参与的实验项目）、掌握的技能、发表的论文（如有）；
- 2封学术推荐信：推荐人需为熟悉申请人科研能力的导师或研究员，需说明申请人的理论基础、实验操作能力及科研潜力；
- 研究计划（RP）：需结合项目目标撰写，简要说明对“甲烷电催化氧化”的理解、拟研究的方向（如GDE材料优化、反应器结构设计）及初步技术思路；
- 成绩单与语言成绩证明：需提供本科及硕士阶段的官方成绩单、英语考试官方报告。
项目理解
1. 项目背景：解决甲烷排放的“痛点”
- 甲烷（CH₄）是当前最紧迫的环境挑战之一——按单位质量计算，其20年全球变暖潜能值（GWP）是CO₂的86倍，澳大利亚的甲烷排放主要来自垃圾填埋场、采矿场等分散性源头。传统甲烷转化技术（如蒸汽重整SMR、甲醇合成）需大规模基础设施支持，无法适配这些“小而散”的排放源；而本项目旨在开发“低能耗、低成本、模块化”的技术，让分散甲烷源也能实现高效转化，契合澳大利亚2020年签署的“全球甲烷承诺”（2030年甲烷排放量较2020年减少30%）。
2. 核心技术：突破传统限制的关键
项目的两大核心技术均针对传统工艺的短板设计：
- 3D打印反应器平台：传统反应器的设计与制造需数周甚至数月，且难以快速调整结构；3D打印技术可在数小时内完成反应器原型制作，支持研究者根据GDE的尺寸、电解液通道需求快速迭代设计，实现“快速测试与筛选”，大幅缩短技术开发周期；
- 气体扩散电极（GDE）：甲烷在水溶液中溶解度极低，传统电极难以让甲烷与催化剂充分接触，导致反应效率低；GDE可直接让甲烷气体与电极活性位点接触，摆脱“水溶液溶解度”的限制，显著提升甲烷氧化的反应速率与选择性。
3. 项目目标：技术开发与价值转化
项目设定两大核心目标：
- 设计、测试并优化适配3D打印反应器的GDE，确保其能高效催化甲烷氧化；
- 开发“甲烷与其他分子（如氨）的耦合转化工艺”——通过形成CX键（如CN键），将甲烷转化为甲基胺、尿素等“高价值化学品”，而非简单氧化为CO₂，实现“环保”与“经济价值”的双重收益。
有话说
- 技术耦合：结合生物质处理实现“闭环经济”项目可结合悉尼大学团队已有的“生物质液化技术”（将有机废弃物转化为生物原油及氨），用生物质衍生的氨作为“甲烷耦合转化”的X源（形成CN键）。这种设计能实现“废弃物→氨→高价值化学品”的闭环：一方面，生物质废弃物得到资源化利用；另一方面，避免了单独制备氨的能耗，降低整体工艺成本，完全贴合项目“可持续”的核心目标，也延续了团队在“循环经济”领域的研究优势。
- 反应器优化：模块化设计适配分散排放源当前3D打印反应器可进一步优化为“模块化结构”——设计可更换的GDE插槽与电解液通道，根据不同甲烷排放源的浓度（如垃圾填埋场甲烷浓度约50%60%，采矿场约10%20%）调整反应器参数（如气体流速、电极面积）。这种设计能让技术灵活适配不同场景，解决传统技术“一刀切”的问题，提升项目成果在实际应用中的普适性。
- 催化剂设计：单原子催化剂提升选择性参考团队2024年在Advanced Materials发表的“单原子电催化剂”研究，可将GDE的催化剂设计为“单原子金属基材料”（如Pt单原子）。单原子催化剂具有“活性位点集中、选择性高”的特点，能减少甲烷氧化过程中“过度氧化生成CO₂”的副反应，提高甲基胺、尿素等高价值产物的产率，同时降低贵金属催化剂的用量，控制成本，让技术更具产业化潜力。
博士背景
Benzene,化学化工学院博士生，专注于有机合成化学和绿色化学研究。擅长运用计算化学和人工智能辅助设计方法，探索新型催化剂和环境友好型合成路径。在研究光驱动CO2还原制备高附加值化学品方面取得重要突破。曾获国家奖学金和中国化学会优秀青年化学家奖。研究成果发表于《Journal of the American Chemical Society》和《Angewandte Chemie》等顶级期刊。
【竞赛报名/项目咨询+微信：mollywei007】
