金屬單原子催化劑，是近年來經(jīng)濟(jì)迅速進(jìn)行發(fā)展結(jié)合起來的新型催化劑。
與傳統(tǒng)的金屬催化劑相比，金屬單原子催化劑中的原子以單一形式被固載在載體上，可以充分參與反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)催化反應(yīng)中反應(yīng)活性中心的最大化，利用率接近100% ，理論上可以同時(shí)提高催化活性，降低成本。但由于其表面能高、易團(tuán)聚、穩(wěn)定性差、壽命短、合成及催化反應(yīng)成本高，阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。
“起光催化作用的二氧化鈦，是鈦和氧規(guī)則排列的晶體。我們通過獨(dú)特的合成工藝在其中產(chǎn)生大量的鈦空位。劉青菊向記者解釋說，有了這些鈦空位，你可以讓銅離子幫助“填補(bǔ)這個(gè)位置”。
“研究的核心，正是我們通過對(duì)鈦基有機(jī)整體框架結(jié)構(gòu)材料MIL-125中鈦空位的設(shè)計(jì)和可控合成，研制出一種具有大比表面積和豐富鈦空位的二氧化鈦進(jìn)行納米復(fù)合材料，以此為基礎(chǔ)載體錨定過渡使用金屬銅單原子，使銅與二氧化鈦形成了學(xué)生牢固的‘銅-氧-鈦’鍵。”柳清菊介紹，在光催化制氫反應(yīng)發(fā)展過程中，一價(jià)陽離子銅和二價(jià)陽離子銅的可逆信息變化，大大促進(jìn)了光生“電子-空穴”的分離和傳輸，大幅增加提高了光生電子的利用率，使產(chǎn)氫量子技術(shù)效率可以獲得企業(yè)突破，達(dá)到56%。這項(xiàng)工作突破自己獲得了一些歐洲社會(huì)科學(xué)院院士、倫敦科技大學(xué)教育學(xué)院光催化和材料分析化學(xué)教師終身學(xué)習(xí)教授唐軍旺團(tuán)隊(duì)的驗(yàn)證。
柳清菊教授向記者透露，論文發(fā)表過程中還有個(gè)小插曲，“投稿之后送審，其中有評(píng)審專家覺得我們量子效率有那么高，太不可思議。然后我們就提供原始檢測(cè)數(shù)據(jù)，以及產(chǎn)氫的實(shí)景視頻，打消了評(píng)審人的疑惑。”
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