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據《南華早報》報導，由中國科學家領導的一個國際團隊在化學方面更進一步，採用了一種新方法，可以使原子級催化劑在從減少汽車污染到增加氫氣產量等應用中更快、更可靠。
所有現代催化劑都是分子大小的，但是隨著試劑的減少，化學生產的效率會提高。因此，通過減小其尺寸，可以獲得更有效的催化過程。具有獨特電子結構的原子級催化劑的效率提高了 1-2 個數量級，但它們的不穩定性一直是個問題。
原子催化劑通常使用貴金屬，例如鉑、銠和鈀，它們在反應過程中往往會聚集並失去動量。它們更短的使用壽命也意味著它們更昂貴，使它們不適合商業應用。
中國研究人員表示，他們已經建立了一種獨特的結構，通過將金屬原子限制在支撐材料的表面並防止它們形成限制其效率的簇來解決這些問題。研究結果發表在 10 月 26 日的同行評審期刊《自然》上。
該團隊由中國科學技術大學（USTC）教授曾傑領導，合作者來自華盛頓州立大學、亞利桑那州立大學和加州大學戴維斯分校。
使用氧化鈰，研究人員在二氧化矽顆粒表面構建了“納米異構體”，捕獲反應性金屬原子——在這種情況下是鉑——並在化學合成過程中均勻地保持它們。
事實上，金屬原子被關押在一系列監獄島中，在那裡它們可以自由移動但無法逃脫，因為無法與金屬和氧化鈰之間的鍵競爭的二氧化矽就像一個無法穿透的海洋。
研究人員表示，他們的方法使他們能夠精確定位金屬原子並控制它們在每個“島”上的濃度，防止它們形成更大的簇並在反應過程中造成有害的聚集。據他們說，這種結構可以提高反應效率，從水中提取氫氣，使其更容易獲得，更容易用綠色能源生產。
曾在周五接受《南華早報》採訪時表示，該結構的獨特設計最大限度地提高了金屬的使用效率，並延長了催化劑的使用壽命。
“但這需要創造性的想法、合成技術的積累以及一些世界上最好的工具的幫助，”他說。 “我們經歷了悠久的研究歷史並使用複雜的實驗來支持設計，我們與其他傑出的研究人員合作檢測催化劑的原子結構。”
曾說，該項目為穩定的原子催化劑提供了一種設計工具。 “我們的目標是將這一概念引入其他重要的化學反應，例如水氣轉移或甲烷的選擇性氧化，”他說。
“我們可以通過選擇合適的載體、納米異構體和活性金屬原子來構建其他催化劑。此外，我們可以檢查每個島上的目標原子數，以研究反應性或構建最有效的催化劑”。
獲得低能級化學反應的可能性對於未來技術的發展非常重要，從燃料電池到氫氣提取。如果該過程的工業化成功，這項新技術確實可以為化學開啟新篇章。
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文章中國：發現的新型原子級制氫催化劑來自ScenariEconomici.it 。
這是在 Sat, 29 Oct 2022 10:30:08 +0000 在 https://scenarieconomici.it/cina-scoperto-nuovo-catalizzatore-di-dimensioni-atomiche-per-la-sintesi-dellidrogeno/ 的報紙 “Scenari Economici” 上發表的文章的翻譯。