記者2月24日從江南大學(xué)獲悉，該�；瘜W(xué)與材料工程學(xué)院劉小浩教授團(tuán)隊采用光誘導(dǎo)—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(jì)錄。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于國際化學(xué)領(lǐng)域期刊《德國應(yīng)化》。
“近百分之九十的化學(xué)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(xué)工業(yè)進(jìn)步中非常重要。”劉小浩說。近年來，科學(xué)家對單原子催化劑進(jìn)行了廣泛深入的研究。傳統(tǒng)的單原子催化劑金屬負(fù)載量較低，導(dǎo)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(tuán)隊首次采用氧化銦負(fù)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(dǎo)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(jìn)行吸附和活化。銥位點主要強(qiáng)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(dǎo)—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(zhǔn)‘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(qiáng)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(qiáng)有力的技術(shù)支撐。”
（受訪者供圖）
（原標(biāo)題：我科研團(tuán)隊創(chuàng)新催化劑合成方法 實現(xiàn)高效制甲醇 ）
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