http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2011-08-27
本报讯 （记者李大庆）中科院大连化物所张涛研究员领导的航天催化与新材料研究组在多年研究高分散催化剂的基础上，与该所刘景月研究员、清华大学李隽教授合作，以氧化铁为载体，利用氧化铁与铂原子之间的强相互作用，首次制备出具有实用意义的单原子铂催化剂。相关论文近日刊登在《自然·化学》杂志上。
贵金属的资源稀缺性决定了其价格昂贵，但其独特的物理化学性质又决定了在多种催化反应中不可替代。因此如何提高贵金属原子利用效率一直是催化剂制备科学的核心问题之一，而其中铂金催化剂是用途最广的贵金属催化剂。
张涛研究组及合作伙伴通过超高分辨扫描透射电子显微镜观察到，在他们制备出的催化剂上，所有的铂都呈单原子分散状态，没有任何亚纳米或纳米聚集体存在。单原子铂催化剂具有非常高的催化效率，其催化活性是传统的纳米催化剂的2—3倍。美国西北太平洋国家实验室的查尔斯·派登教授对此表示，单个原子是否能够作为多相催化剂中的活性位是催化界曾经思考的问题，该研究给出了肯定的回答。
单原子催化对于催化剂的实际应用具有重要意义。全球每年铂产量的50%都用于汽车尾气净化系统的三效转化器。燃料电池电极催化剂、石油化工中的催化重整选择加氢，以及各种精细化学品的合成都大量依赖于高效的负载型铂、钯等贵金属催化剂。如果单原子催化剂能在上述催化反应中获得应用，将会大大降低催化剂的成本。
张涛强调，制备出单原子催化剂是催化科学从纳米催化走向单原子催化的一个实例。“这种方法既可以提高生产效率，又可降低成本”。
[科技日报]