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2010年快乐双彩走势图 Gabor A. Somorjai: 分子催化科學——對催化統一理論的展望
Gabor A. Somorjai: 分子催化科學——對催化統一理論的展望
www.dicp.ac.cn    發布時間:2017-02-28 16:55    欄目類別:科學家論壇

撰文:Rong Ye; 編輯:ZSH
前言:
    今天來跟大家分享一下G. A. Somorjai課題組發表在PNAS上的一篇Perspective,
論文題目為:Molecular catalysis science: Perspective on unifying the fields of catalysis, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2016, 113, 5159-5166. doi: 10.1073/pnas.1601766113. 順便借這篇文章跟大家介紹下Somorjai課題組的一個主要研究方向。

分子催化科學的兩大突破
    分子催化科學在過去20年間取得了兩個重大突破。一個突破是納米材料科學的發展: 金屬納米粒子、介孔金屬氧化物等多種納米材料的顆粒尺寸可以被精密地控制在 10納米以內;另一個突破是光譜與電鏡技術的革新。和頻產生(Sum-frequency Generation Spectroscopy)等非線性光譜學、環境氣壓X射線光電子能譜學(Ambient pressure X-ray photoelectron spectroscopy) 等基于同步輻射光源的光譜學、以及高壓掃描隧道顯微鏡(High-pressure scanning tunnelingmicroscope)等探針顯微鏡的出現與崛起,為催化反應條件下的分子級別的表征提供了技術手段。

大催化理論
     催化劑通常分為異相催化劑、均相催化劑、酶催化劑三類。一般情況下,三類催化劑的有效單元的尺寸皆介于1-10納米之間。異相催化劑,顧名思義,指催化劑和反應物處于不同的相,如固-氣或固-液相;均相催化劑與反應物處于同一相中,大多數是液相;酶催化劑是指具有生物催化功能的高分子物質,通常在水溶液中活性最高。
    作者的催化研究囊括分子催化研究的各方面:納米催化劑的合成,在催化反應條件下對其進行表征,測試反應速率、選擇性、失活過程等動力學參數。作者希望通過分子催化科學的前沿研究來佐證:催化的三個領域(異相催化、均相催化、酶催化)在分子級別上是共通的。

這篇文章很好地概括了Somorjai課題組的一個主要研究方向——Molecular Catalysis,下面簡單跟大家介紹一下具體包括哪些內容:
A. 納米顆粒的尺寸、形狀的可控合成

B. 納米顆粒的尺寸、形狀對催化反應的反應速率、選擇性的影響

C. 催化劑表面的原位表征技術

1) 和頻產生光譜、環境氣壓X射線光電子能譜

2) 掃描隧道顯微鏡、X射線光電子能譜、X射線吸收光譜

E. 金屬氧化物載體對催化的重要影響

  本文中,作者提出:三類催化劑的在分子層面上是相似的。三者皆由納米尺寸的無機、有機組分構成,均受到電荷、配位環境、原子間距、活性原子的取向等分子因素影響。通過調控催化組分以及分子因素,建立雜化三種催化類型的復合體系,可期為多路徑多產物類型的反應帶來獨特的最終產物選擇性。
催化劑復雜性與催化選擇性的演變示意圖

小編評述:“大”催化理論,即能夠將傳統均相,多相,酶催化實現統一的催化理論,一直是催化研究人員夢寐以求的。而目前一些非常熱門的研究,包括單原子催化等都被認為是非常重要的突破口。

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