納米催化原理（中外科研團隊設計）

2023-10-27 14:33:40 2

新華社南京10月28日電（記者戴威、何曦悅）人類的生產、生活離不開化學反應，提高催化反應效率、提升催化劑耐久性，是化學家不斷追求的目標。記者從中國科學技術大學獲悉，該校曾傑教授課題組與來自美國華盛頓州立大學、加利福尼亞大學戴維斯分校和亞利桑那州立大學等院校的科研人員合作，設計出一種「納米島」限域的原子級分散催化劑，解決了傳統催化劑活性和穩定性的矛盾。

氧化鈰「納米島」穩定鉑原子催化劑的合成過程示意圖。（課題組供圖）

多相催化是工業中常用的催化反應，在多相催化中，原子級分散的金屬催化劑因其獨特的幾何和電子特性、高原子利用效率和均勻的活性位點等受到關注。

但是，高度分散的金屬原子也面臨著催化劑活性和穩定性之間的矛盾：或因高表面能而移動團聚，穩定性差；或因與載體作用過強而固定不動，導致活性位點鈍化。因此，如何獲取「動而不聚」的金屬活性位點，一直是催化領域未解的難題之一。

此次研究設計出一種「納米島」型催化劑，即活性金屬原子被隔離在「島」上，可在各自的「島」內移動，但跨「島」遷移受阻，進而實現原子的動態限域穩定。

這一工作為突破催化劑活性和穩定性之間的矛盾提供了新的解決思路。未來，通過選擇特定材料的載體、「納米島」和活性金屬原子，有望將該「納米島」型催化劑應用於不同的催化反應。

相關科研成果日前在國際學術期刊《自然》發表。