原標(biāo)題：“原子磁鐵”讓貴金屬利用率逼近理論極限
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在工業(yè)催化領(lǐng)域，貴金屬是驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)的“魔法師”。其極佳的催化活性使得每一個(gè)貴金屬原子都價(jià)值千金。近日，中國(guó)新能源化工團(tuán)隊(duì)提出“原子磁鐵”技術(shù)，讓鉑原子利用率逼近理論極限，幾乎實(shí)現(xiàn)了貴金屬原子“零浪費(fèi)”的理想狀態(tài)，為丙烯高效生產(chǎn)與貴金屬資源原子利用提供了全新解決方案。該成果于9月26日在線發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。
丙烯是世界上產(chǎn)量最大的化工品之一，是塑料、橡膠、纖維、醫(yī)藥等領(lǐng)域重要的基礎(chǔ)原料。在傳統(tǒng)催化反應(yīng)中，貴金屬原子易聚集成較大顆粒，導(dǎo)致大量原子埋藏在顆粒內(nèi)部，無(wú)法參與表面反應(yīng)，催化效率在低位徘徊。這一問(wèn)題在丙烯生產(chǎn)的關(guān)鍵工藝——丙烷脫氫中尤為突出。
研究團(tuán)隊(duì)從化工“萃取”單元操作中汲取靈感，利用錫對(duì)鉑表現(xiàn)出極強(qiáng)的金屬親和性，將其作為鉑-銅合金中的“原子磁鐵”，再利用定向相互作用將深藏于顆粒內(nèi)部的鉑原子逐層抽提至表面，使其完全暴露并形成均勻的活性位點(diǎn)。
經(jīng)該策略制備的催化劑，過(guò)去需要1噸催化劑來(lái)完成的任務(wù)，如今只需要100千克就可以完成，實(shí)現(xiàn)了近乎極致的原子經(jīng)濟(jì)性。在丙烷脫氫制丙烯等高溫苛刻反應(yīng)中，該催化劑在鉑用量減少90%的前提下，仍表現(xiàn)出優(yōu)于現(xiàn)行商業(yè)催化劑的活性與穩(wěn)定性。該項(xiàng)技術(shù)為化工生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)“更低碳、更高效”目標(biāo)提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。
論文通訊作者、天津大學(xué)教授鞏金龍表示，該技術(shù)有望顯著降低工業(yè)對(duì)稀有金屬資源的依賴，推動(dòng)化工生產(chǎn)向“低耗、高效、綠色”方向轉(zhuǎn)型。