我科學(xué)家在全球率先制備出單原子鉑催化劑
中科院大連化物所張濤研究員領(lǐng)導(dǎo)的航天催化與新材料研究組在多年研究高分散催化劑的基礎(chǔ)上，與該所劉景月研究員、清華大學(xué)李雋教授合作，以氧化鐵為載體，利用氧化鐵與鉑原子之間的強(qiáng)相互作用，首次制備出具有實(shí)用意義的單原子鉑催化劑。相關(guān)論文近日刊登在《自然·化學(xué)》雜志上。
貴金屬的資源稀缺性決定了其價(jià)格昂貴，但其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)又決定了在多種催化反應(yīng)中不可替代。因此如何提高貴金屬原子利用效率一直是催化劑制備科學(xué)的核心問(wèn)題之一，而其中鉑金催化劑是用途最廣的貴金屬催化劑。
張濤研究組及合作伙伴通過(guò)超高分辨掃描透射電子顯微鏡觀(guān)察到，在他們制備出的催化劑上，所有的鉑都呈單原子分散狀態(tài)，沒(méi)有任何亞納米或納米聚集體存在。單原子鉑催化劑具有非常高的催化效率，其催化活性是傳統(tǒng)的納米催化劑的2—3倍。美國(guó)西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的查爾斯·派登教授對(duì)此表示，單個(gè)原子是否能夠作為多相催化劑中的活性位是催化界曾經(jīng)思考的問(wèn)題，該研究給出了肯定的回答。
單原子催化對(duì)于催化劑的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。全球每年鉑產(chǎn)量的50%都用于汽車(chē)尾氣凈化系統(tǒng)的三效轉(zhuǎn)化器。燃料電池電極催化劑、石油化工中的催化重整選擇加氫，以及各種精細(xì)化學(xué)品的合成都大量依賴(lài)于高效的負(fù)載型鉑、鈀等貴金屬催化劑。如果單原子催化劑能在上述催化反應(yīng)中獲得應(yīng)用，將會(huì)大大降低催化劑的成本。
張濤強(qiáng)調(diào)，制備出單原子催化劑是催化科學(xué)從納米催化走向單原子催化的一個(gè)實(shí)例?！斑@種方法既可以提高生產(chǎn)效率，又可降低成本”。
相關(guān)標(biāo)簽:原子鉑催化劑
