納米催化材料穩定性理論獲進展

近日，中科院大連化物所催化基礎國家重點實驗室研究員李微雪帶領博士研究生歐陽潤海，在反應條件下納米催化劑穩定性理論研究方面取得最新進展，研究成果在線發表在《美國化學會志》上。

　　納米催化劑由于尺寸較小、比表面積高，穩定性差，在熱力學上傾向于聚集和燒結。在實際反應條件下，催化劑的聚集和燒結可能會被進一步顯著加快，并最終導致催化劑失活。因此如何提高反應條件下催化劑的穩定性、抑制催化劑的燒結，是多相催化劑工業化過程中面臨的重大課題。

　　理論催化課題組在全面考慮上述眾多因素的基礎上，首次從微觀上建立了描述實際反應條件下催化劑燒結和分解的一般性理論，具體包括納米催化劑的能量、熟化中間體的形成與擴散、相應的催化劑燒結動力學方程。從理論上確定了影響催化劑燒結動力學的關鍵因素，推導出反應物促進催化劑熟化、誘導催化劑分解的熱力學判據。在此基礎上提出如何通過優化載體、反應條件、控制催化劑的尺寸和分布來抑制催化劑的燒結以及如何選擇載氣實現催化劑再生的一般性策略。

　　該理論所需的大部分參數都能夠由第一性原理計算得到，借此可以通過數值模擬方便、快捷地進行催化劑燒結動力學和穩定性的優化設計。