四川
很多人沒(méi)聽(tīng)過(guò)，工業(yè)領(lǐng)域每年有上千億的貴金屬被做成催化劑，但九成以上的活性都沒(méi)發(fā)揮出來(lái)。
就拿咱常見(jiàn)的汽車尾氣催化器來(lái)說(shuō)，里面的貴金屬成分單套就值幾萬(wàn)塊，但實(shí)際運(yùn)行中大部分都沒(méi)發(fā)揮作用，白白浪費(fèi)了，這些貴金屬就像睡在催化器里的明珠，可惜得很。
打破這種隱形浪費(fèi)的鑰匙，藏在原子的世界里。中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所張濤院士團(tuán)隊(duì)開(kāi)辟了單原子催化的全新方向，千億級(jí)貴金屬的沉睡浪費(fèi)，終于被中國(guó)科學(xué)家破解了。
簡(jiǎn)單說(shuō)，單原子催化就是讓催化劑里的原子克服扎堆的天性，分散成一個(gè)個(gè)單獨(dú)的原子，讓每一顆都能成為催化反應(yīng)的主力，不再沉睡。這一下就把催化研究的尺度，從傳統(tǒng)的微米、納米級(jí)，拉到了單原子級(jí)別。
這種新研究帶來(lái)了三個(gè)實(shí)打?qū)嵉母淖儯旱谝粋€(gè)，原來(lái)的工業(yè)催化劑，原子利用率只有百分之幾到幾十，現(xiàn)在能做到近百分之百，每個(gè)原子都能作為干活的活性位點(diǎn)，貴金屬用量直接砍到幾乎為零。
第二個(gè)，單個(gè)原子作為活性中心，催化劑的結(jié)構(gòu)模型被簡(jiǎn)化了，科學(xué)家能更透徹地看清反應(yīng)機(jī)制，搞清楚什么樣的組合能達(dá)到最優(yōu)效果。第三個(gè)，金屬和載體之間的相互作用變強(qiáng)，電子傳遞效率提升，反應(yīng)速率和催化效率都跟著提了上來(lái)。
更關(guān)鍵的是，單原子催化能構(gòu)筑原子級(jí)的精準(zhǔn)活性位點(diǎn)，為未來(lái)實(shí)現(xiàn)多相催化的精準(zhǔn)化，打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
單原子催化的價(jià)值，不光停留在實(shí)驗(yàn)室里。在工業(yè)應(yīng)用中，它讓催化劑利用率提升了數(shù)倍甚至數(shù)十倍，正在創(chuàng)造實(shí)實(shí)在在的效益。
在乙烯氫甲?；?、氯乙烯、乙酸等大宗化學(xué)品生產(chǎn)，以及精細(xì)化工、制藥工業(yè)中，單原子催化都展現(xiàn)出了更高活性、更高選擇性、更低能耗的巨大潛力，為綠色化工和雙碳目標(biāo)提供了過(guò)硬的技術(shù)支撐。
一顆小小的原子，正用它的力量改變催化科學(xué)的未來(lái)，給世界催化領(lǐng)域烙上了鮮明的中國(guó)印記。
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