原子尺度材料用於新興催化

據materialsviewschina報道：在這個能源需求加劇的時代，開發經濟、環(huan)保(bao)和(he)可(ke)持(chi)續(xu)的(de)能(neng)源(yuan)迫(po)在(zai)眉(mei)睫(jie)。催(cui)化(hua)劑(ji)對(dui)於(yu)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)的(de)存(cun)儲(chu)和(he)轉(zhuan)化(hua)起(qi)到(dao)了(le)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)作(zuo)用(yong)，優(you)異(yi)的(de)催(cui)化(hua)劑(ji)能(neng)夠(gou)促(cu)進(jin)一(yi)係(xi)列(lie)相(xiang)關(guan)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)快(kuai)速(su)高(gao)效(xiao)的(de)進(jin)行(xing)。隨(sui)著(zhe)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)不(bu)斷(duan)發(fa)展(zhan)，研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)製(zhi)備(bei)出(chu)了(le)一(yi)類(lei)原(yuan)子(zi)尺(chi)度(du)的(de)材(cai)料(liao)，達(da)到(dao)了(le)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)尺(chi)寸(cun)極(ji)限(xian)。這(zhe)類(lei)原(yuan)子(zi)尺(chi)度(du)催(cui)化(hua)劑(ji)新(xin)穎(ying)的(de)結(jie)構(gou)特(te)征(zheng)賦(fu)予(yu)其(qi)突(tu)出(chu)的(de)催(cui)化(hua)性(xing)能(neng)

，引(yin)發(fa)了(le)催(cui)化(hua)領(ling)域(yu)極(ji)大(da)的(de)研(yan)究(jiu)熱(re)潮(chao)。對(dui)這(zhe)類(lei)原(yuan)子(zi)尺(chi)度(du)催(cui)化(hua)劑(ji)而(er)言(yan)，隨(sui)著(zhe)厚(hou)度(du)的(de)減(jian)薄(bo)，暴(bao)露(lu)於(yu)表(biao)麵(mian)的(de)原(yuan)子(zi)比(bi)例(li)顯(xian)著(zhu)增(zeng)加(jia)，催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)原(yuan)子(zi)利(li)用(yong)率(lv)近(jin)乎(hu)100%
；ciwai，suizheweidudegaibian，dianzijiegouyefashenglejudadebianhua，zheshideyuanzichiducuihuajizaigezhongcuihuatixizhongbiaoxianchudutedecuihuaxingweiheyouyidecuihuaxingneng，juyoufeichanggaodecuihuayingyongjiazhi。近日，武漢大學付磊教授研究團隊（先進納米材料實驗室）發表了綜述文章”Atomic Scale Materials for Emerging Robust Catalysis”，針(zhen)對(dui)原(yuan)子(zi)尺(chi)度(du)催(cui)化(hua)劑(ji)這(zhe)一(yi)新(xin)興(xing)的(de)研(yan)究(jiu)領(ling)域(yu)，總(zong)結(jie)了(le)原(yuan)子(zi)尺(chi)度(du)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)結(jie)構(gou)特(te)征(zheng)及(ji)其(qi)在(zai)不(bu)同(tong)催(cui)化(hua)應(ying)用(yong)中(zhong)的(de)研(yan)究(jiu)進(jin)展(zhan)，並(bing)對(dui)其(qi)麵(mian)臨(lin)的(de)機(ji)遇(yu)和(he)挑(tiao)戰(zhan)進(jin)行(xing)了(le)展(zhan)望(wang)。

他(ta)們(men)從(cong)原(yuan)子(zi)尺(chi)度(du)材(cai)料(liao)的(de)結(jie)構(gou)特(te)征(zheng)入(ru)手(shou)，闡(chan)述(shu)了(le)其(qi)作(zuo)為(wei)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)顯(xian)著(zhu)優(you)勢(shi)。大(da)的(de)比(bi)表(biao)麵(mian)積(ji)和(he)豐(feng)富(fu)的(de)低(di)配(pei)位(wei)表(biao)麵(mian)原(yuan)子(zi)提(ti)供(gong)了(le)大(da)量(liang)的(de)催(cui)化(hua)活(huo)性(xing)位(wei)點(dian)，原(yuan)子(zi)級(ji)厚(hou)度(du)能(neng)使(shi)得(de)實(shi)現(xian)原(yuan)子(zi)利(li)用(yong)率(lv)的(de)最(zui)大(da)化(hua)，由(you)此(ci)極(ji)大(da)提(ti)高(gao)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)催(cui)化(hua)效(xiao)率(lv)。此(ci)外(wai)，超(chao)短(duan)的(de)電(dian)荷(he)轉(zhuan)移(yi)路(lu)徑(jing)有(you)助(zhu)於(yu)加(jia)速(su)反(fan)應(ying)動(dong)力(li)學(xue)
，促(cu)進(jin)有(you)效(xiao)的(de)界(jie)麵(mian)電(dian)荷(he)轉(zhuan)移(yi)
，選(xuan)擇(ze)性(xing)地(di)暴(bao)露(lu)特(te)定(ding)晶(jing)麵(mian)甚(shen)至(zhi)能(neng)實(shi)現(xian)良(liang)好(hao)的(de)催(cui)化(hua)選(xuan)擇(ze)性(xing)。這(zhe)些(xie)優(you)異(yi)而(er)獨(du)特(te)的(de)性(xing)質(zhi)為(wei)原(yuan)子(zi)尺(chi)度(du)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)高(gao)催(cui)化(hua)性(xing)能(neng)提(ti)供(gong)了(le)極(ji)大(da)的(de)保(bao)障(zhang)。

原子尺度催化劑的興起為催化領域提供了廣闊的發展空間
，他們從水分解反應、氧還原反應、醇/甲酸氧化反應
、二氧化碳還原反應
、水煤氣轉化反應
、feituofanyinghesandianhuahaiyuanfanyingdengdianxingdecuihuatixichufa，xitongchanshileyuanzichiducuihuajizaiqizhongdeyingyong。tamenxitongjieshaoleyuanzichiducuihuajidezhibeifangfa，bingjiehejiegoufenxihelilunjisuan
，chanmingleqixiangjiaoyuchuantongcuihuajideyoushi。

盡jin管guan原yuan子zi尺chi度du催cui化hua劑ji在zai各ge種zhong催cui化hua應ying用yong中zhong已yi經jing取qu得de了le相xiang當dang大da的de研yan究jiu進jin展zhan，但dan仍reng然ran存cun在zai著zhe一yi些xie機ji遇yu和he挑tiao戰zhan。目mu前qian還hai未wei實shi現xian對dui原yuan子zi尺chi度du催cui化hua劑ji精jing確que的de結jie構gou控kong製zhi、大(da)規(gui)模(mo)的(de)製(zhi)備(bei)和(he)穩(wen)定(ding)均(jun)勻(yun)的(de)分(fen)散(san)，某(mou)些(xie)複(fu)雜(za)催(cui)化(hua)體(ti)係(xi)的(de)催(cui)化(hua)機(ji)製(zhi)也(ye)尚(shang)不(bu)明(ming)晰(xi)。因(yin)此(ci)


，麵(mian)對(dui)未(wei)來(lai)的(de)工(gong)業(ye)化(hua)應(ying)用(yong)需(xu)求(qiu)
，我(wo)們(men)需(xu)要(yao)建(jian)立(li)批(pi)量(liang)製(zhi)備(bei)結(jie)構(gou)高(gao)度(du)可(ke)控(kong)的(de)原(yuan)子(zi)尺(chi)度(du)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)方(fang)法(fa)，並(bing)防(fang)止(zhi)其(qi)發(fa)生(sheng)聚(ju)集(ji)、毒du化hua和he失shi活huo。此ci外wai
，還hai需xu要yao通tong過guo先xian進jin的de表biao征zheng技ji術shu結jie合he理li論lun計ji算suan來lai更geng深shen入ru地di了le解jie這zhe類lei催cui化hua劑ji的de構gou效xiao關guan係xi以yi及ji在zai各ge類lei催cui化hua反fan應ying過guo程cheng中zhong的de催cui化hua機ji製zhi，從cong而er對dui催cui化hua劑ji的de合he理li設she計ji提ti供gong指zhi導dao。

該gai綜zong述shu係xi統tong闡chan述shu了le原yuan子zi尺chi度du催cui化hua劑ji的de設she計ji和he在zai各ge類lei新xin興xing催cui化hua體ti係xi中zhong的de應ying用yong，這zhe為wei推tui動dong其qi在zai催cui化hua領ling域yu的de基ji礎chu研yan究jiu與yu實shi際ji應ying用yong提ti供gong了le一yi定ding的de參can考kao價jia值zhi。相xiang關guan成cheng果guo發fa表biao於yuSmall Methods (DOI: 10.1002/smtd.201800181)。