科技日报记者 夏凡 通讯员 张青 于乐
记者2月24日从江南大学获悉，该校化学与材料工程学院刘小浩教授团队采用光诱导—邻近沉积方法，通过精确控制双原子位点的距离，产生优异的协同催化效应，实现二氧化碳加氢近100%选择性生成甲醇，且生成甲醇的时空产率突破纪录。相关研究成果在线发表于国际化学领域期刊《德国应化》。
“近百分之九十的化学化工产业都与催化有关。如何获得好的催化剂，在推动化学工业进步中非常重要。”刘小浩说。近年来，科学家对单原子催化剂进行了广泛深入的研究。传统的单原子催化剂金属负载量较低，导致催化活性低，且单一金属原子与载体配合很难实现理想的催化效果。但是，目前的技术难以精确合成结构均匀的双原子催化剂。
刘小浩团队首次采用氧化铟负载的单原子铱作为前驱体，紫外光作为驱动力，激发产生光电子富集在铱原子周围，实现在埃米尺度上诱导异核金属钯原子靶向定位形成均一双原子铱钯位点。“二氧化碳和氢气在位点上进行吸附和活化。铱位点主要强化二氧化碳的活化以及中间体一氧化碳吸附，钯位点则有利于氢气解离。”刘小浩介绍，通过该策略合成的邻近铱钯位点距离精确，有利于钯上的氢和电子快速转移到铱上，可以最大程度加速二氧化碳吸附、活化以及多步加氢过程，实现高活性、高选择性制备甲醇。
催化剂合成及二氧化碳加氢制甲醇的过程示意图
实验结果表明，在光诱导—邻近沉积策略下，双原子位点之间的协同催化作用显著提高了二氧化碳转化率和甲醇选择性，每小时每克金属上可生成187.1克甲醇。同时，利用该技术所得的催化剂具有良好的催化稳定性。
“这项研究开创的催化剂技术通过精准‘组装’原子和控制原子之间的距离，实现埃米尺度上原子之间的协同催化。”刘小浩表示，“该技术具有很强的普适性，有望为大幅降低金属，特别是稀有贵金属资源用量提供强有力的技术支撑。”
（受访者供图）
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