中国科学技术大学教授李微雪团队经过8年攻关,结合大数据与第一性原理,提出并树立纳米催化剂成长动力学的一般性理论,为理性规划和挑选实际使用条件下安稳、抗烧结纳米催化剂奠定了重要科学根底。相关研讨成果11月5日发表于《科学》。
关于工业实践来说,纳米催化剂的安稳性问题正成为产业化的瓶颈。它是完成高效化工出产、动力和环境催化以及“双碳”方针过程中“生死攸关的问题”。全球每年以热致或化学诱导的纳米催化剂的尺度成长聚会为代表的工业催化剂失活,引起的替换或再生本钱达数百亿块钱。贵金属催化剂日渐攀高的需求,进一步加重推迟其失活的迫切性。
现在,纳米催化剂安稳性的猜测理论和一般性原理研讨依然处于起步阶段,导致长达数年贵重的催化剂寿数试错试验不可避免,并极大推迟高活性纳米催化剂的工业转化。因而,完成稳健纳米催化剂的理性规划,对纳米催化范畴具有极端严重的科学和经济价值。
李微雪与小组成员胡素磊经过将大数据与第一性原理结合,以热致或化学诱导纳米催化剂烧结成长动力学作为突破口,积极探索操控纳米资料成长的根底原理,以理论核算的研讨办法剖析金属纳米催化剂中金属与载体的相互作用联系,以原子吸附能、纳米粒子黏附能为标度,从理论层面树立起相互作用与安稳性之间的联系,即金属纳米催化剂与载体的相互作用既不能太强,否则会导致以奥斯特瓦尔德熟化的方法失活,也不能太弱,否则会导致以粒子搬迁与磕碰的机制失活;只要相互作用适中时,金属纳米催化剂的安稳性才到达最优。
在此根底上,他们还提出并开展了使用双功用载体打破标度联系约束的高通量挑选战略,为完成超安稳纳米催化剂的规划和猜测供给了或许。(桂运安)