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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽系系主任
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力學(xué)所等提出制造高密度單原子催化劑新方法
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力學(xué)所等提出制造高密度單原子催化劑新方法 2024-09-18 來源： 力學(xué)研究所【字體：大 中 小】語音播報 催化是化學(xué)工業(yè)的核心之一，深刻影響現(xiàn)代社會與科技的發(fā)展。近年來，單原子催化引起了學(xué)界和業(yè)界的關(guān)注。在制造高密度單原子催化劑時，單原子易聚集成團(tuán)簇，導(dǎo)致制造效率和穩(wěn)定性偏低。因此，如何抑制團(tuán)簇的形成是制造高密度單原子催化劑的主要挑戰(zhàn)之一。 近期，中國科學(xué)院力學(xué)研究所與德國馬克斯-普朗克高分子研究所、浙江大學(xué)、江蘇大學(xué)、愛沙尼亞塔爾圖大學(xué)合作，提出了通過氣壓控制金屬擴(kuò)散來制造超高密度單原子催化劑的新方法。這一成果為制造高密度單原子催化劑提供了新思路，并為未來挑戰(zhàn)物質(zhì)科學(xué)極限、實(shí)現(xiàn)原子級精準(zhǔn)制造奠定了基礎(chǔ)。 單原子催化是更精細(xì)地控制化學(xué)反應(yīng)的技術(shù)。這一技術(shù)以單個金屬原子為發(fā)生催化的活性位點(diǎn)，提升金屬原子的利用效率和催化反應(yīng)活性。研究發(fā)現(xiàn)，降低氣壓抑制了金屬原子的團(tuán)簇，使單原子負(fù)載量幾乎是在大氣壓下獲得的三倍。研究通過分子動力學(xué)和計(jì)算流體力學(xué)模擬，揭示了氣壓變化調(diào)控單金屬原子和團(tuán)簇形成的機(jī)理：通過減小氣壓，增大氣體分子的平均自由程，可降低金屬團(tuán)簇概率，提高金屬-配體結(jié)合概率，促進(jìn)單金屬原子形成。進(jìn)一步，研究人員通過電催化氧還原反應(yīng)驗(yàn)證了該方法的穩(wěn)定性，并在單個銅原子上實(shí)現(xiàn)了烏爾曼型碳氧偶聯(lián)反應(yīng)，拓展了單原子催化的應(yīng)用場景。 相關(guān)研究成果以Single-Atom Catalysts through Pressure-Controlled Metal Diffusion為題，發(fā)表在《美國化學(xué)會志》（JACS）上。研究工作得到中國科學(xué)院相關(guān)項(xiàng)目、中國力學(xué)學(xué)會青年人才蓄水池項(xiàng)目的支持。 論文鏈接 通過氣壓控制金屬擴(kuò)散制造單原子催化劑 |
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