近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所碳資源小分子與氫能利用創(chuàng)新特區(qū)研究組副研究員孫劍帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)與浙江師范大學(xué)、寧夏大學(xué)和日本富山大學(xué)等合作，在多步催化加氫反應(yīng)的選擇性控制研究方面取得新進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種可替代貴金屬的銅基加氫催化劑，在加氫反應(yīng)中表現(xiàn)出與傳統(tǒng)銅催化劑完全不同的催化性能。相關(guān)研究成果以全文的形式發(fā)表于《科學(xué)-進(jìn)展》（Science Advances）上。
大連化物所發(fā)現(xiàn)"冷凍"銅催化劑可實(shí)現(xiàn)選擇性加氫產(chǎn)物的調(diào)控
與同族的金和銀等貴金屬相比，非貴金屬銅在催化反應(yīng)中更易失去外圍電子，在氧化或加氫等催化反應(yīng)中常表現(xiàn)出銅零價(jià)和一價(jià)共存的化學(xué)態(tài)。在前期探索催化材料制備新方法的研究基礎(chǔ)上（ACS Catal., J. Mater. Chem. A, Chem. Sci.)，孫劍和俞佳楓副研究員等人通過高能等離子體流轟擊的策略，改變了銅的外圍電子結(jié)構(gòu)，使銅表現(xiàn)出了貴金屬金和銀的特性。該科研團(tuán)隊(duì)以草酸二甲酯催化加氫的多步串聯(lián)過程為探針反應(yīng)，研究發(fā)現(xiàn)由高能轟擊產(chǎn)生的銅納米顆粒在反應(yīng)過程中可被鎖定在金屬態(tài)，在相當(dāng)寬的反應(yīng)溫度范圍內(nèi)（230-290 C），酯加氫反應(yīng)都被穩(wěn)定在了熱力學(xué)不利但附加值卻極高的初步加氫產(chǎn)物乙醇酸甲酯，其選擇性最高達(dá)87%，這與貴金屬金或銀的催化性能極其類似。該結(jié)果也顛覆了銅催化劑利于發(fā)生深度加氫反應(yīng)而生成乙二醇和乙醇等醇類化合物的傳統(tǒng)認(rèn)知。DFT理論計(jì)算同時(shí)表明，在只有零價(jià)金屬銅活性位存在的條件下，酯加氫可被控制在生成初加氫產(chǎn)物的階段，而避免像傳統(tǒng)銅催化劑一樣過度加氫。該工作為調(diào)節(jié)金屬加氫能力，設(shè)計(jì)貴金屬替代的催化劑提供了全新的策略。
該研究得到了中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)等項(xiàng)目的資助。同時(shí)，這也是獻(xiàn)禮大連化物所七十周年所慶文章之一。
