金屬-石墨烯反應(yīng)器跨越“壓力鴻溝”

    12月15日，中國化工報記者從中科院大連化物所催化基礎(chǔ)國家重點實驗室了解到，近日該實驗室在石墨烯限域催化上取得重大突破。他們創(chuàng)新地利用石墨烯與金屬表面之間形成的兩維空間作為納米反應(yīng)器，成功進行了石墨烯限域下的表面催化反應(yīng)，為金屬表面催化活性調(diào)控開辟了新途徑。

　　傳統(tǒng)催化中，受限于檢測手段及對催化過程的認識，催化劑開發(fā)主要依靠經(jīng)驗性嘗試，方法可控性差，導(dǎo)致相關(guān)催化過程與催化劑的研發(fā)進展緩慢。此前科學(xué)家們建立了基于模型催化體系的表面化學(xué)研究新方法，但這種表面化學(xué)的模型催化研究必須在超高真空下進行，與常壓甚至高壓的實際反應(yīng)之間存在難于逾越“壓力鴻溝”。接下來的幾十年，各國科學(xué)家們?yōu)榱擞庠竭@條“鴻溝”作出了不懈努力，但仍難以達到理想狀態(tài)。

　　大化所的科研人員利用實驗室自行研制的光發(fā)射電子顯微鏡/低能電子顯微鏡，并借助于國外相關(guān)科學(xué)裝置，創(chuàng)新性地提出了利用石墨烯與金屬表面之間形成的兩維空間作為納米反應(yīng)器的科學(xué)設(shè)想，并進行了石墨烯限域下的表面催化反應(yīng)研究。他們在金屬表面上覆蓋一層石墨烯結(jié)構(gòu)，使CO、O2等分子在接近常壓條件下即可迅速插層到石墨烯與金屬界面，利用石墨烯“蓋子”所形成的限域空間中獨特的電子環(huán)境來降低CO氧化反應(yīng)的活化能，改變金屬襯底的表面化學(xué)吸附特性，使催化反應(yīng)速率明顯加快。該項突破對于多相催化的研究和實踐意義重大。