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一种可替代贵金属金或银的铜催化剂

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福德正神平台,近日,中科院大连化物所孙剑研究团队发现了一种可替代贵金属金或银的铜催化剂,在催化加氢反应中表现出与传统铜催化剂完全不同,而与金或银接近的性能。相关研究成果发表于12月22日出版的Science Advances上。

12月24日从中国科学院大连化学物理研究所获悉,该所研究人员发现了一种可替代贵金属金或银的铜催化剂,它在催化加氢反应中表现出与传统铜催化剂完全不同却与金、银接近的性能,相关研究成果近日发表在《科学—进展》上。

几乎所有的贵金属都可用作催化剂,但就是太贵

原子的外围电子结构常常决定着金属的化学性质。与金、银相比,同族的非贵金属铜更易获得并且价格便宜,但由于铜金属更容易失去外围电子,因而在催化反应中也更易被氧化。金属铜在氧化或加氢等催化反应中,常表现出铜零价和一价共存的化学态,因此铜催化剂的化学性质并不稳定。

原子的外围电子结构常常会决定金属的化学性质,金、银、铂族金属等元素电子结构稳定,因此具有较强的化学稳定性,一般条件下不易与其他化学物质发生化学反应,被称为贵金属。

为提高铜催化剂的稳定性,中科院大连化物所孙剑研究团队通过尝试“高能等离子体流轰击”的方法来改变铜的外围电子结构,使铜表现出贵金属金和银的特性,以此来替代金、银催化剂,这种等离子体流轰击铜改变其电子结构的过程被科研人员比喻为对铜催化剂的“冷冻”处理。

几乎所有的贵金属都可用作催化剂,但常用的是铂、钯、铑、银、钌等,其中尤以铂、铑应用最广。它们的d电子轨道都未填满,表面易吸附反应物,且强度适中,利于形成中间活性化合物,具有较高的催化活性,同时还具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性,成为最重要的催化剂材料。虽然贵金属具有很好的催化性能,但是由于其价格昂贵,限制了实际的应用。

据了解,“冷冻”是采用磁控溅射装置,在电场驱动下,通过被等离子体化的氩气产生的高能粒子流,定向的轰击铜金属靶,使得金属铜以原子形式均匀沉积于载体表面。

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