“冷凍”的銅納米顆粒催化劑可替代貴金屬催化劑

12月24日從中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所獲悉，該所研究人員發(fā)現(xiàn)了一種可替代貴金屬金或銀的銅催化劑，它在催化加氫反應(yīng)中表現(xiàn)出與傳統(tǒng)銅催化劑完全不同卻與金、銀接近的性能，相關(guān)研究成果近日發(fā)表在《科學(xué)—進(jìn)展》上。

　　原子的外圍電子結(jié)構(gòu)常常決定著金屬的化學(xué)性質(zhì)。與金、銀相比，同族的非貴金屬銅更易獲得并且價(jià)格便宜，但由于銅金屬更容易失去外圍電子，因而在催化反應(yīng)中也更易被氧化。金屬銅在氧化或加氫等催化反應(yīng)中，常表現(xiàn)出銅零價(jià)和一價(jià)共存的化學(xué)態(tài)，因此銅催化劑的化學(xué)性質(zhì)并不穩(wěn)定。

　　為提高銅催化劑的穩(wěn)定性，中科院大連化物所孫劍研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)嘗試“高能等離子體流轟擊”的方法來(lái)改變銅的外圍電子結(jié)構(gòu)，使銅表現(xiàn)出貴金屬金和銀的特性，以此來(lái)替代金、銀催化劑，這種等離子體流轟擊銅改變其電子結(jié)構(gòu)的過(guò)程被科研人員比喻為對(duì)銅催化劑的“冷凍”處理。

　　據(jù)了解，“冷凍”是采用磁控濺射裝置，在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)被等離子體化的氬氣產(chǎn)生的高能粒子流，定向的轟擊銅金屬靶，使得金屬銅以原子形式均勻沉積于載體表面。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，被“冷凍”的銅納米顆粒在反應(yīng)過(guò)程中可被鎖定在金屬態(tài)，反應(yīng)過(guò)程中的“冷凍”銅納米顆粒催化劑也表現(xiàn)出了與貴金屬金或銀極其類似的催化性能，顛覆了銅催化劑利于發(fā)生深度加氫反應(yīng)而生成乙二醇和乙醇等醇類化合物的傳統(tǒng)認(rèn)知，從而證明了銅金屬經(jīng)過(guò)處理后，可以表現(xiàn)出與貴金屬金或銀極其類似的催化性能。