中外科研团队设计“纳米岛”提供解决催化剂矛盾新思路

新华社南京10月28日电（记者戴威、何曦悦）人类的生产、生活离不开化学反应，提高催化反应效率、提升催化剂耐久性，是化学家不断追求的目标。记者从中国科学技术大学获悉，该校曾杰教授课题组与来自美国华盛顿州立大学、加利福尼亚大学戴维斯分校和亚利桑那州立大学等院校的科研人员合作，设计出一种“纳米岛”限域的原子级分散催化剂，解决了传统催化剂活性和稳定性的矛盾。

氧化铈“纳米岛”稳定铂原子催化剂的合成过程示意图。（课题组供图）

多相催化是工业中常用的催化反应，在多相催化中，原子级分散的金属催化剂因其独特的几何和电子特性、高原子利用效率和均匀的活性位点等受到关注。

但是，高度分散的金属原子也面临着催化剂活性和稳定性之间的矛盾：或因高表面能而移动团聚，稳定性差；或因与载体作用过强而固定不动，导致活性位点钝化。因此，如何获取“动而不聚”的金属活性位点，一直是催化领域未解的难题之一。

此次研究设计出一种“纳米岛”型催化剂，即活性金属原子被隔离在“岛”上，可在各自的“岛”内移动，但跨“岛”迁移受阻，进而实现原子的动态限域稳定。

这一工作为突破催化剂活性和稳定性之间的矛盾提供了新的解决思路。未来，通过选择特定材料的载体、“纳米岛”和活性金属原子，有望将该“纳米岛”型催化剂应用于不同的催化反应。

相关科研成果日前在国际学术期刊《自然》发表。