記者2月24日從江南大學獲悉，該校化學與材料工程學院劉小浩教授團隊采用光誘導—鄰近沉積方法，通過精確控制雙原子位點的距離，產(chǎn)生優(yōu)異的協(xié)同催化效應(yīng)，實現(xiàn)二氧化碳加氫近100%選擇性生成甲醇，且生成甲醇的時空產(chǎn)率突破紀錄。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于國際化學領(lǐng)域期刊《德國應(yīng)化》。
“近百分之九十的化學化工產(chǎn)業(yè)都與催化有關(guān)。如何獲得好的催化劑，在推動化學工業(yè)進步中非常重要。”劉小浩說。近年來，科學家對單原子催化劑進行了廣泛深入的研究。傳統(tǒng)的單原子催化劑金屬負載量較低，導致催化活性低，且單一金屬原子與載體配合很難實現(xiàn)理想的催化效果。但是，目前的技術(shù)難以精確合成結(jié)構(gòu)均勻的雙原子催化劑。
劉小浩團隊首次采用氧化銦負載的單原子銥作為前驅(qū)體，紫外光作為驅(qū)動力，激發(fā)產(chǎn)生光電子富集在銥原子周圍，實現(xiàn)在埃米尺度上誘導異核金屬鈀原子靶向定位形成均一雙原子銥鈀位點。“二氧化碳和氫氣在位點上進行吸附和活化。銥位點主要強化二氧化碳的活化以及中間體一氧化碳吸附，鈀位點則有利于氫氣解離。”劉小浩介紹，通過該策略合成的鄰近銥鈀位點距離精確，有利于鈀上的氫和電子快速轉(zhuǎn)移到銥上，可以最大程度加速二氧化碳吸附、活化以及多步加氫過程，實現(xiàn)高活性、高選擇性制備甲醇。
催化劑合成及二氧化碳加氫制甲醇的過程示意圖
實驗結(jié)果表明，在光誘導—鄰近沉積策略下，雙原子位點之間的協(xié)同催化作用顯著提高了二氧化碳轉(zhuǎn)化率和甲醇選擇性，每小時每克金屬上可生成187.1克甲醇。同時，利用該技術(shù)所得的催化劑具有良好的催化穩(wěn)定性。
“這項研究開創(chuàng)的催化劑技術(shù)通過精準‘組裝’原子和控制原子之間的距離，實現(xiàn)埃米尺度上原子之間的協(xié)同催化。”劉小浩表示，“該技術(shù)具有很強的普適性，有望為大幅降低金屬，特別是稀有貴金屬資源用量提供強有力的技術(shù)支撐。”
（受訪者供圖）
（原標題：我科研團隊創(chuàng)新催化劑合成方法 實現(xiàn)高效制甲醇 ）
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