中國科大發(fā)明可促進(jìn)太陽(yáng)能利用的新型金屬催化劑

　　近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)發(fā)明一種金屬鈀納米結構催化劑，這種催化劑具有高催化活性和太陽(yáng)能利用特性，可以在室溫光譜輻照下達到熱反應70攝氏度下的催化轉化效率。這一進(jìn)展為利用太陽(yáng)能替代熱源驅動(dòng)有機催化反應提供了可能，成果發(fā)表在著(zhù)名學(xué)術(shù)期刊《德國應用化學(xué)》上。

鑒于化石能源的過(guò)度開(kāi)采和逐漸枯竭，太陽(yáng)能向化學(xué)能的定向轉換引起業(yè)界廣泛關(guān)注。傳統的利用太陽(yáng)能驅動(dòng)化學(xué)反應路徑是基于半導體光催化技術(shù)，然而半導體材料對于很多有機反應來(lái)說(shuō)，并不具有高催化活性及選擇性。針對該瓶頸問(wèn)題，材料化學(xué)家們提出通過(guò)結合金屬的催化活性和光學(xué)特性來(lái)實(shí)現有機催化反應的思路，從而有望替代傳統的熱催化方法。

金屬鈀是一種高效催化劑，然而與常見(jiàn)的金銀相比，其納米結構的局域表面吸光截面小且響應光譜范圍局限在紫外波段，給太陽(yáng)能俘獲和利用帶來(lái)巨大困難。針對這一挑戰，熊宇杰課題組設計了一類(lèi)尺寸為50納米且具有內凹型結構的金屬鈀納米晶體，通過(guò)結構對稱(chēng)性的降低和顆粒尺寸的增大，使其能夠在可見(jiàn)光寬譜范圍內吸光，吸光后的光熱效應足以為有機催化反應提供熱源。該設計的獨特之處在于，納米結構的尖端棱角處具有超強的聚光能力從而產(chǎn)生局部高溫，同時(shí)棱角處也是催化反應的高活性位點(diǎn)，實(shí)現了太陽(yáng)能利用和催化活性在空間分布上的合二為一。