一、导师简介
Prof. Michael C. W. Chan于1995年在英国Durham大学获博士学位,主攻催化剂设计与聚合技术。1998年起在香港大学担任研究助理教授,2004年转入香港城市大学化学系,2018年晋升教授,现任材料科学与工程系附属教授。
学术轨迹呈现清晰的延续性。从Durham大学期间专注的聚合技术,到香港大学时期发光材料研究,再到城大建立独立研究体系,催化化学始终是贯穿主线。2007年获三井化学催化科学鼓励奖,2018年成为香港青年科学院创始成员,反映其学术贡献获学界与产业界双重认可。
研究方向依托超分子化学策略,聚焦三大主题:聚合反应催化剂体系开发、动态螺旋金属聚合物构效关系、形状持久双金属催化剂设计。这种布局将基础配位化学与材料应用直接衔接。实验室长期与工业伙伴合作,持有8项国际专利,体现研究转化率。
二、近期文章和项目解析

2024年Prof. Chan团队发表4篇期刊论文与1篇会议论文,覆盖催化应用、配位化学与材料表征三个层面,形成完整证据链。
2.1 双金属协同催化体系构建
发表于ACS Catalysis的"Geometrically Constrained Cofacial Bi-Titanium Olefin Polymerization Catalysts"提出面对面双钛中心空间约束策略。传统单中心后茂金属催化剂活性位点孤立,共聚单体插入率受空间位阻制约。该研究通过桥联配体强制两个钛中心呈共面构型,共聚单体在双金属空腔内产生预组织效应,显著提升1-己烯插入密度。
这种设计不同于简单增加催化剂量,而是创造双金属协同微环境。从催化机理看,一个金属中心活化单体,邻近金属中心可能通过弱相互作用稳定增长链,降低β-H消除副反应。实验数据显示共聚单体含量提高的同时分子量分布未显著变宽,说明双中心间存在通讯机制而非独立作用。
Bis-[C(sp3)-chelating] Ti2 catalysts supported by arylene-1,4-diyl-2,3-X2 bridges(Dalton Transactions)则系统考察桥联配体取代基效应。X取代基通过改变桥联单元二面角调控双中心距离,进而影响 cooperativity强度。这种构效关系研究为理性设计提供可调参数。
2.2 形状持久性结构基元开发
2025年会议论文"Shape-Persistent Bimetallic Design Approach: Catalysis and Cooperativity"将上述工作提升至方法论高度。形状持久性指分子骨架在反应条件下保持构象刚性,确保催化位点相对位置恒定。这对于双金属协同至关重要,柔性配体易导致活性中心距离波动,协同效应时有时无。
2022年Inorganic Chemistry论文"Cooperativity in Shape-Persistent Bis-(Zn-salphen) Catalysts for Efficient Cyclic Carbonate Synthesis under Mild Conditions"已验证该思路。双Zn-salphen催化剂在CO2与环氧化物环加成反应中,两个锌中心分别活化CO2和环氧化物,形成双功能催化。反应在常温常压下即达高转化率,单核对照催化剂活性显著降低,证实双中心必要性。
从酶催化中双金属水解酶(如磷酸酯酶)获取灵感,但Prof. Chan团队将其转化为合成高分子催化剂。Salphen配体的刚性平面结构天然适合构建形状持久框架,这种"生物启发+配体工程"范式可拓展至其他反应类型。
2.3 动态螺旋金属聚合物构效关系
2022年Angewandte Chemie论文"Saccharide-Functionalized Poly(Zn-salphen)-alt-(m- and p-phenyleneethynylene)s as Dynamic Helical Metallopolymers"切入材料维度。将Zn-salphen单元嵌入共轭聚合物主链,糖基侧链提供手性环境,诱导主链形成动态螺旋构象。圆二色光谱(CD)显示Cotton效应,证实手性超分子结构形成。
这项工作将催化功能与手性光学活性结合。动态螺旋指聚合物在溶液中可逆转换螺旋方向,这种"软"手性特征对开发刺激响应材料有价值。糖基侧链不仅提供手性源,还赋予生物相容性,潜在应用于生物传感。从表征角度,CD光谱是判断溶液相手性的关键工具,文献中常与理论计算结合指认绝对构型。
三、未来研究预测
基于Prof. Chan团队近五年从结构基元→催化应用→材料功能的递进式研究,未来方向可能呈现以下特征:
3.1 双金属中心反应类型拓展
目前工作集中于烯烃聚合与CO2转化,两者均为C-C、C-O键构建。双金属策略可拓展至C-N键形成(如胺化反应)、C-F键活化等更具挑战性的转化。关键在于设计能同时稳定两种活性中间体的配体框架。申请者若有天然产物全合成或方法学开发经验,可将单金属催化背景迁移至双金属体系。
3.2 动态螺旋聚合物的刺激响应机制深化
现有研究证实手性构象形成,但刺激响应性(如光、热、离子)尚未深入。未来可能通过引入偶氮苯、螺吡喃等光开关单元,实现螺旋方向远程调控。这种材料在手性光学开关、信息存储中有应用前景。申请者具备超分子化学或光化学背景,可在此方向发力。
3.3 形状持久性与可持续化学结合
"形状-persistent bimetallic design for greater sustainability"已指明方向。可持续化学要求催化剂高活性、高选择性、长寿命。形状持久性可抑制金属中心聚集失活,提升催化剂寿命。结合光催化、电催化,开发非贵金属(Fe、Co)双金属体系是合理延伸。申请者关注绿色化学,可探索廉价金属替代方案。
申请准备要点
Prof. Chan明确列出申请条件:化学专业本科或研究型硕士,英语达标(TOEFL 79或IELTS 6.5),合成化学背景。核心在于"proven English proficiency"和"strong background in synthetic chemistry"。申请邮件应附完整CV与推荐人信息,突出合成技能掌握度(如是否独立设计配体、解析晶体结构)。虽然Prof. Chan接触工业界紧密,但其发表论文多为机理研究型,显示学术深度同样重要。建议申请者在邮件中针对上述某个具体方向提出初步设想,,体现对课题组工作真正理解。
