金屬-石墨烯反應(yīng)器跨越“壓力鴻溝”

    12月15日，中國(guó)化工報(bào)記者從中科院大連化物所催化基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室了解到，近日該實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(kāi)辟了新途徑。

　　傳統(tǒng)催化中，受限于檢測(cè)手段及對(duì)催化過(guò)程的認(rèn)識(shí)，催化劑開(kāi)發(fā)主要依靠經(jīng)驗(yàn)性嘗試，方法可控性差，導(dǎo)致相關(guān)催化過(guò)程與催化劑的研發(fā)進(jìn)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(jìn)行，與常壓甚至高壓的實(shí)際反應(yīng)之間存在難于逾越“壓力鴻溝”。接下來(lái)的幾十年，各國(guó)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(dá)到理想狀態(tài)。

　　大化所的科研人員利用實(shí)驗(yàn)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(guó)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(jìn)行了石墨烯限域下的表面催化反應(yīng)研究。他們?cè)诮饘俦砻嫔细采w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(dú)特的電子環(huán)境來(lái)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(xiàng)突破對(duì)于多相催化的研究和實(shí)踐意義重大。