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中國科大在非均相催化劑均相化研究中實(shí)現(xiàn)表面活性位點(diǎn)的均相化
2021年03月19日 12:04:44
來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：7741
非均相催化劑由于存在各種缺陷、臺(tái)階、轉(zhuǎn)角、晶面等，表面的活性組分處于不同的局域配位環(huán)境，導(dǎo)致出現(xiàn)多活性位點(diǎn)并存現(xiàn)象及由此造成產(chǎn)物選擇性下降。然而，均相催化劑由于活性中心單一、結(jié)構(gòu)簡單明晰、在產(chǎn)物選擇性及用作反應(yīng)機(jī)理研究模型方面具有優(yōu)勢，因此，將非均相催化劑均相化有望成為催化性能提升和反應(yīng)機(jī)理研究的關(guān)鍵途徑。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】非均相催化劑呈現(xiàn)在不同相(Phase)的反應(yīng)中(例如：固態(tài)催化劑在液態(tài)混合反應(yīng))，而均相催化劑則是呈現(xiàn)在同一相的反應(yīng)(例如：液態(tài)催化劑在液態(tài)混合反應(yīng))。一個(gè)簡易的非均相催化反應(yīng)包含了反應(yīng)物(或zh-ch:底物;zh-tw:受質(zhì))吸附在催化劑的表面，反應(yīng)物內(nèi)的鍵因十分的脆弱而導(dǎo)致新的鍵產(chǎn)生，但又因產(chǎn)物與催化劑間的鍵并不牢固，而使產(chǎn)物出現(xiàn)。目前已知許多表反應(yīng)發(fā)生吸附反應(yīng)的不同可能性的結(jié)構(gòu)位置 
僅僅由于本身的存在就能加快或減慢化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的組成和質(zhì)量并不改變的物質(zhì)就叫催化劑。其中非均相催化分為單相和多相催化，催化劑跟反應(yīng)物同處于均勻的氣相或液相時(shí)，叫做單相催化作用；催化劑跟反應(yīng)物屬不同相時(shí)，叫做多相催化作用。
非均相催化劑由于存在各種缺陷、臺(tái)階、轉(zhuǎn)角、晶面等，表面的活性組分處于不同的局域配位環(huán)境，導(dǎo)致出現(xiàn)多活性位點(diǎn)并存現(xiàn)象及由此造成產(chǎn)物選擇性下降。然而，均相催化劑由于活性中心單一、結(jié)構(gòu)簡單明晰、在產(chǎn)物選擇性及用作反應(yīng)機(jī)理研究模型方面具有優(yōu)勢，因此，將非均相催化劑均相化有望成為催化性能提升和反應(yīng)機(jī)理研究的關(guān)鍵途徑。
針對上述問題，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院教授吳長征實(shí)驗(yàn)課題組和工程科學(xué)學(xué)院近代力學(xué)系教授吳恒安理論計(jì)算課題組合作，將電催化活性金屬溶解于熔融態(tài)鎵中，實(shí)現(xiàn)了非均相催化劑表面活性位點(diǎn)的均相化，將二氧化碳還原產(chǎn)物甲酸的選擇性提高到95%以上，他們講將近室溫熔融的金屬Ga作為具有二氧化碳還原電催化活性的Sn和In的基底，從新的角度實(shí)現(xiàn)了Sn和In非均相催化劑的均相化。
該研究探索了液態(tài)材料作為非均相催化劑負(fù)載基底方面的可行性，為非均相催化劑均相化提供了一種新的表界面合成思路。此次研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家杰出青年科學(xué)基金、國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目的資助。(資料來源：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué))
Ga-Sn和Ga-In合金固態(tài)和液態(tài)時(shí)的原子/電子結(jié)構(gòu)以及催化性質(zhì)對比
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