我科學(xué)家發(fā)明新型金屬催化劑

記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校熊宇杰教授課題組設(shè)計(jì)了一類獨(dú)特的金屬鈀納米材料，同時(shí)具有高催化活性和太陽能利用特性，在光驅(qū)動(dòng)有機(jī)加氫反應(yīng)中展現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能，室溫光照下即可達(dá)到70攝氏度加熱反應(yīng)的催化轉(zhuǎn)化效率。最新一期國(guó)際著名期刊《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》刊發(fā)了這項(xiàng)研究成果。

金屬鈀是眾多有機(jī)反應(yīng)的高效催化劑，與常見的金銀相比，常規(guī)金屬鈀納米材料的吸收太陽光能力較差，吸光范圍局限在僅占太陽能5%的紫外波段，給太陽能俘獲和利用帶來巨大困難。

熊宇杰小組設(shè)計(jì)了一類尺寸為50納米且具有內(nèi)凹型結(jié)構(gòu)的金屬鈀納米材料，通過降低結(jié)構(gòu)對(duì)稱性和增大顆粒尺寸，使其能夠在可見光寬譜范圍內(nèi)吸光，吸光后的光熱效應(yīng)足以為有機(jī)加氫反應(yīng)提供熱源。設(shè)計(jì)的獨(dú)特之處在于，納米結(jié)構(gòu)的尖端棱角處具有超強(qiáng)的聚光能力從而產(chǎn)生局部高溫，并且棱角處也是加氫反應(yīng)的高活性位點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了太陽能利用和催化活性的合二為一。基于該設(shè)計(jì)，他們開發(fā)出的金屬鈀納米材料在室溫光照下即可有效驅(qū)動(dòng)有機(jī)加氫反應(yīng)，而傳統(tǒng)熱催化技術(shù)需要將反應(yīng)加熱至70℃以上才能實(shí)現(xiàn)完全化學(xué)轉(zhuǎn)化。

專家評(píng)價(jià)，該進(jìn)展不但為利用太陽能替代熱源驅(qū)動(dòng)有機(jī)催化反應(yīng)提供了可能，而且也對(duì)相關(guān)催化材料的科學(xué)設(shè)計(jì)具有重要推動(dòng)作用，未來有望應(yīng)用于重要化學(xué)品的光合成。

來源：光明網(wǎng)