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中國科大在非均相催化劑均相化研究中實現表面活性位點的均相化
2021年03月19日 12:04:44
來源：化工儀器網 點擊量：7752
非均相催化劑由于存在各種缺陷、臺階、轉角、晶面等，表面的活性組分處于不同的局域配位環境，導致出現多活性位點并存現象及由此造成產物選擇性下降。然而，均相催化劑由于活性中心單一、結構簡單明晰、在產物選擇性及用作反應機理研究模型方面具有優勢，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機理研究的關鍵途徑。
【化工儀器網 項目成果】非均相催化劑呈現在不同相(Phase)的反應中(例如：固態催化劑在液態混合反應)，而均相催化劑則是呈現在同一相的反應(例如：液態催化劑在液態混合反應)。一個簡易的非均相催化反應包含了反應物(或zh-ch:底物;zh-tw:受質)吸附在催化劑的表面，反應物內的鍵因十分的脆弱而導致新的鍵產生，但又因產物與催化劑間的鍵并不牢固，而使產物出現。目前已知許多表反應發生吸附反應的不同可能性的結構位置 
僅僅由于本身的存在就能加快或減慢化學反應速率，而本身的組成和質量并不改變的物質就叫催化劑。其中非均相催化分為單相和多相催化，催化劑跟反應物同處于均勻的氣相或液相時，叫做單相催化作用；催化劑跟反應物屬不同相時，叫做多相催化作用。
非均相催化劑由于存在各種缺陷、臺階、轉角、晶面等，表面的活性組分處于不同的局域配位環境，導致出現多活性位點并存現象及由此造成產物選擇性下降。然而，均相催化劑由于活性中心單一、結構簡單明晰、在產物選擇性及用作反應機理研究模型方面具有優勢，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機理研究的關鍵途徑。
針對上述問題，中國科學技術大學化學與材料科學學院教授吳長征實驗課題組和工程科學學院近代力學系教授吳恒安理論計算課題組合作，將電催化活性金屬溶解于熔融態鎵中，實現了非均相催化劑表面活性位點的均相化，將二氧化碳還原產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，從新的角度實現了Sn和In非均相催化劑的均相化。
該研究探索了液態材料作為非均相催化劑負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研發計劃、國家杰出青年科學基金、國家自然科學基金重大項目的資助。(資料來源：中國科學技術大學)
Ga-Sn和Ga-In合金固態和液態時的原子/電子結構以及催化性質對比
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