催化反應作為現代工業(yè)的“基石”步驟，在能源轉化、化工生產、環(huán)境保護等領域發(fā)揮著關鍵作用。穩(wěn)定性是工業(yè)生產中催化劑的核心指標，只有高度穩(wěn)定，才能有力支撐工業(yè)裝置長周期運行。近日，中國科學技術大學曾杰教授課題組創(chuàng)制了一種新型結構的催化劑，破解了負載型催化劑燒結困局。3月10日，相關成果發(fā)表于《自然?材料》。

據介紹，在諸多催化反應中，超細金屬納米顆粒的燒結難題是催化科學和材料科學領域亟待解決的關鍵難題。

曾杰團隊基于對燒結路徑的深入理解，創(chuàng)制了一種新型納米島結構催化劑。他們在催化劑載體和金屬納米顆粒之間構筑了一種小尺寸、互不相連的氧化物團簇，其結構就像海洋中散落的小島，因此被命名為“納米島”。在催化反應過程中，大量金屬原子組成的納米顆粒就像被困在海島中的“千軍”一樣，被牢牢束縛在納米島中無法燒結。

為了驗證極端苛刻反應條件下納米島結構催化劑的抗燒結性能，團隊成員將該催化劑用于甲烷干重整反應。此反應因其在溫室氣體資源化利用方面的巨大潛力而備受關注。

實驗結果表明，納米島催化劑在高氣體流速下實現單程400小時的穩(wěn)定轉化，完美應對了因反應高溫、還原性氣氛導致的催化劑失活困局。值得一提的是，反應后1.4納米的超細釕納米顆粒在納米島上巋然不動，再次證明納米島結構在抗燒結催化劑關鍵場合的巨大應用潛力。

“本工作發(fā)展了一種非常有效且巧妙的抗燒結催化劑制備策略，對各類材料體系具有普遍的重要意義。”審稿專家如是評價。

據曾杰介紹，下一步團隊將探索納米島結構催化劑在更多工業(yè)催化場景，如二氧化碳轉化中的應用，并進一步優(yōu)化合成方法，實現規(guī)?；苽?。

合肥在線—合新聞記者 張玉蓮 通訊員 陳婉婉