工业奇迹！中国科学家破除催化剂“诅咒”

快科技 12 月 22 日消息，浙江大学发文称，该校研发团队在国际顶级期刊《科学》上提出一种新的催化剂设计策略，有望应用于发展更多耐久型催化剂。

据了解，90% 以上的化学工业过程中都依赖于催化剂的参与，催化剂在整个反应过程中并不是静止不变的，实际上催化剂表面的金属原子、团簇、颗粒等经历着复杂的动态结构演化，例如，扩散、迁移、团聚等。

一个直接的证据是，许多负载型的纳米金属催化剂在使用一段时间后就会出现烧结现象：原本均匀的纳米金属粒子里会出现 " 个头 " 特别大的颗粒。

金属颗粒从小到大的转化过程多遵循 " 迁移团聚 " 和 " 奥斯特瓦尔德熟化 " 机理。

多年来，" 奥斯瓦尔德熟化 " 效应像是一道无法破除的 " 诅咒 "，造成催化剂性能不可逆的损伤。烧结后的催化剂的活性位点数量锐减，致其催化性能 " 断崖式下跌 "。

在弱相互作用载体表面设计相对强作用位点，捕获反应气氛诱导的金属颗粒奥斯特瓦尔德熟化（Ostwald Ripening）中间体，以形成新的成核中心并逆转传统金属颗粒的烧结过程。

浙大研究团队通过控制传统烧结过程中金属物种的动态结构演化路径来设计 " 不会长大 " 甚至 " 变小 " 的纳米金属颗粒。

实验结果则表明：这些 " 大块头 " 颗粒在 200 ° C 的甲醇蒸汽中慢慢变小，从 5.6 纳米缩小到 2.4 纳米左右。"

研究显示，即使在经过长时间反应，新型催化剂仍然保持高效的性能。

该团队表示：" 我们不但实现了逆转熟化的目标，还做到了催化剂生命周期的显著提升。"

在他们看来，这种新型的设计策略具有一定的普适性，研究团队下一步将探索更多耐久型催化剂的设计与制备。