我國科學家在全球率先制備出單原子鉑催化劑 將大大降低貴金屬催化劑成本

中科院大連化物所張濤研究員領導的航天催化與新材料研究組在多年研究高分散催化劑的基礎上，與該所劉景月研究員、清華大學李雋教授合作，以氧化鐵為載體，利用氧化鐵與鉑原子之間的強相互作用，首次制備出具有實用意義的單原子鉑催化劑。相關論文近日刊登在《自然·化學》雜志上。

貴金屬的資源稀缺性決定了其價格昂貴，但其獨特的物理化學性質又決定了在多種催化反應中不可替代。因此如何提高貴金屬原子利用效率一直是催化劑制備科學的核心問題之一，而其中鉑金催化劑是用途最廣的貴金屬催化劑。

張濤研究組及合作伙伴通過超高分辨掃描透射電子顯微鏡觀察到，在他們制備出的催化劑上，所有的鉑都呈單原子分散狀態，沒有任何亞納米或納米聚集體存在。單原子鉑催化劑具有非常高的催化效率，其催化活性是傳統的納米催化劑的2—3倍。美國西北太平洋國家實驗室的查爾斯·派登教授對此表示，單個原子是否能夠作為多相催化劑中的活性位是催化界曾經思考的問題，該研究給出了肯定的回答。

單原子催化對于催化劑的實際應用具有重要意義。全球每年鉑產量的50%都用于汽車尾氣凈化系統的三效轉化器。燃料電池電極催化劑、石油化工中的催化重整選擇加氫，以及各種精細化學品的合成都大量依賴于高效的負載型鉑、鈀等貴金屬催化劑。如果單原子催化劑能在上述催化反應中獲得應用，將會大大降低催化劑的成本。

張濤強調，制備出單原子催化劑是催化科學從納米催化走向單原子催化的一個實例。“這種方法既可以提高生產效率，又可降低成本”。