“吃干榨尽”贵金属！单原子催化初显身手

 
 
“吃干榨尽”贵金属！单原子催化初显身手  
 

不久前，由中国科学院大连化学物理研究所提供要害技能的“5万吨/年乙烯氢甲酰化出产正丙醇家产化妆置”在宁波实现全流程一次投产乐成。这是“多相氢甲酰化回响”首次实现家产应用，晋升了我国高规则丙醇自主供给本领。

这也是“单原子催化”规模研究的重要里程碑，破解了困扰催化界80多年的困难。

10月13日，在北京召开的“单原子催化”香山科学集会会议上，与会专家认为，作为一个由中国科学家首次提出的新观念，“单原子催化”已经成为催化和质料科学规模新的研究前沿和热点，应尽早机关，以办理该规模基本科学、家产应用上面对的挑战。

叫醒“甜睡”的贵金属

催化剂被誉为现代化学家产的心脏，90%以上的化工进程与催化技能有关。许多催化剂含有贵金属，催化回响在贵金属外貌产生，起催化浸染的金属原子称为“活性中心”。

科学家们很早就认识到，真正参加催化回响的活性中心其实很少，绝大大都贵金属原子都“甜睡”在外貌以下，导致催化效率低。由于贵金属资源稀缺、价值昂贵，提高尚金属原子操作效率，便成为催化剂制备科学的焦点问题之一。

针对这个问题，前述香山科学集会会议执行主席、中国科学院院士张涛在陈诉中指出：“实现活性金属以单原子的形式分手，到达金属分手的极限，即单原子催化剂（SAC），则是催化规模恒久追求的方针之一。”

叫醒那些外貌以下“甜睡”的贵金属原子，则必需将它们高度分手在大比外貌积的载体上，终极方针即是形成单个原子分手的多相催化剂，从而实现催化效率“以一当十”的方针。

在科学家们看来，这将极大低落贵金属催化剂的本钱。中科院大连化物所研究员乔波澜汇报《中国科学报》：“曾有人举办过估算，假设一块砖体积为20乘10 乘5厘米，假如回收纯金制备，凭据每克金价值38.1美元计，该金砖代价73万美元。假如将一块同样巨细的砖头上面仅包围一个原子层厚度的金，则所用金的代价仅为1美分。两者本钱相差悬殊，可是外貌都是黄金，对付催化的结果大概是相似的。”

由中国粹者原创

单原子分手，是全世界科学家追寻已久的方针。早在1999年，日本科学家岩泽康裕（Yasuhiro Iwasawa）通过X射线接收谱（XAS）猜测原子级分手的铂大概具有与纳米粒子沟通的活性。2005年，中国科学家徐柏庆等发明，外貌孤独的金离子是加氢回响活性中心。

2009年，张涛课题组在恒久从事高分手催化剂研究基本上，终于实现了氧化铁负载铂单原子催化剂的实用要领制备。随后，他们与清华大学传授李隽、美国亚利桑那州立大学传授刘景月相助开展了包罗单原子催化剂制备、表征、回响、理论模仿等在内的系统研究。

2011年，他们在《自然-化学》上颁发论文，正式提出“单原子催化”的新观念。

随后，单原子催化剂迅速成为多相催化规模最活泼的研究前沿，中国科学家始终饰演引领者的脚色。譬喻，2014年，张涛与中科院大连化物所研究员王爱琴团队报道了代替硝基苯化合物的选择加氢，首次证明单原子催化剂在选择加氢回响中的奇特优势。中科院院士、清华大学传授李亚栋团队多年来开拓了一系列氮修饰的碳质料负载的各类金属单原子催化剂制备要领及应用。厦门大学传授郑南峰、傅钢团队相助，操作单原子催化剂清楚表明白碱金属助剂的浸染。

机会与挑战并存

从提出原创性观念到深入的科学研究，再到家产化应用实验，单原子催化在中国驶入“快车道”。