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这不是黄金,它也是闪亮的——IT新闻

    资料来源:中国科学院的声音。人们常说“金子总是闪闪发光”,但如果不是金子呢?最近,中国科学院大连化学研究所的孙建研究小组发现了一种可以取代贵金属金或银的铜催化剂。与传统的铜催化剂相比,它表现出完全不同的催化加氢性能,但与金或银催化剂相似。相关研究发表在12月22日的《科学进展》杂志上。照片来自网络。几乎所有贵金属都可以用作催化剂,但它们太贵了。原子的电子结构常常决定金属的化学性质。金、银、铂族金属等元素的电子结构稳定,具有较强的化学稳定性。在一般条件下,它们不容易与其他化学品反应。它们被称为贵金属。几乎所有贵金属都可以用作催化剂,但铂、钯、铑、银和钌是常用的,尤其是铂和铑。它们的d-电子轨道不完全填充,表面易吸附反应物,强度适中,有利于形成具有高催化活性的中间体“活性化合物”,还具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合性能。成为最重要的催化剂材料。贵金属虽然具有良好的催化性能,但价格昂贵限制了其实际应用。左图显示铜原子的周边电子排列,右图显示金原子的周边电子排列。(来自维基百科的图片)与金和银相比,同一家族的非贵金属铜更容易失去外围电子并在催化反应中被氧化。铜在氧化或氢化等催化反应中经常表现出零价和单价共存,因此铜催化剂的化学性质是E不稳定。通过“冻结”铜,可以取代昂贵的贵金属催化剂图,其源自高能等离子体流轰击引起的网络中铜原子的增强电子穿孔效应和俄歇电子能谱中增强的CK跃迁效应。与贵金属相比,铜金属更容易获得,也更便宜。因此,研究小组试图通过高能等离子体轰击改变铜的电子结构,使铜表现出贵金属如金和银的特征,并在催化反应中保持零价态,从而取代金和银催化剂。研究人员将等离子体轰击铜以改变其电子结构的过程比喻为铜催化剂的“冷冻”处理。它采用磁控溅射装置,在电场的驱动下,通过等离子氩产生的高能粒子流,定向轰击铜金属靶,使铜以原子形式均匀地沉积在载体表面。经过“冷冻”处理的铜催化剂已从美丽的原鸡转变为凤凰,可以替代昂贵的贵金属催化剂。实验表明,以“冷冻”铜为催化剂催化草酸二甲酯加氢是合成气制乙二醇等醇类化工产品的重要中间体工艺之一。通常,铜催化剂催化反应可分为三个步骤,包括初始加氢生成乙醇酸甲酯、连续加氢生成乙二醇(170-230oC)和深加氢生成乙醇(230-280oC)。以上两张图表示了在240oC和280oC条件下,SP和AE在DMO加氢反应中制备的铜催化剂的产物分布。下图显示了催化剂稳定性的实验比较。在草酸二甲酯催化加氢反应中,研究人员试图用“冷冻”铜纳米颗粒催化剂代替贵金属催化剂,以测试铜是否“转化”成功。结果表明,冷冻铜纳米粒子在反应过程中可以锁定在金属态。草酸二甲酯加氢反应的主要产物是乙醇酸甲酯,在230~290oC范围内具有较高的附加值。乙醇酸甲酯的选择性可达87%。在反应过程中,“冷冻”铜纳米颗粒催化剂表现出与贵金属如金或银类似的催化性能。这一结果颠覆了传统认为铜催化剂有利于深加氢生产乙二醇和乙醇等醇的认识,证明了铜经处理后可以转化为凤凰。这种贵重类金属铜催化剂在催化反应中“冻结”在金属状态,类似于战士在战场上穿戴金盔甲,能够有效地抵御敌人的攻击。

欢迎阅读本文章: 苗秀梅

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