“冷凍”的銅納米顆粒催化劑可替代貴金屬催化劑

12月24日從中國科學院大連化學物理研究所獲悉，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—進展》上。

　　原子的外圍電子結(jié)構(gòu)常常決定著金屬的化學性質(zhì)。與金、銀相比，同族的非貴金屬銅更易獲得并且價格便宜，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)出銅零價和一價共存的化學態(tài)，因此銅催化劑的化學性質(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隊通過嘗試“高能等離子體流轟擊”的方法來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)的過程被科研人員比喻為對銅催化劑的“冷凍”處理。

　　據(jù)了解，“冷凍”是采用磁控濺射裝置，在電場驅(qū)動下，通過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。

　　實驗結(jié)果顯示，被“冷凍”的銅納米顆粒在反應(yīng)過程中可被鎖定在金屬態(tài)，反應(yīng)過程中的“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)認知，從而證明了銅金屬經(jīng)過處理后，可以表現(xiàn)出與貴金屬金或銀極其類似的催化性能。