JACS 纳米催化材料稳定性理论获进展

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近日，中科院大连化物所催化基础国家重点实验室研究员李微雪带领博士研究生欧阳润海，在反应条件下纳米催化剂稳定性理论研究方面取得最新进展，研究成果在线发表在《美国化学会志》上。

纳米催化剂由于尺寸较小、比表面积高，稳定性差，在热力学上倾向于聚集和烧结。在实际反应条件下，催化剂的聚集和烧结可能会被进一步显著加快，并最终导致催化剂失活。因此如何提高反应条件下催化剂的稳定性、抑制催化剂的烧结，是多相催化剂工业化过程中面临的重大课题。

理论催化课题组在全面考虑上述众多因素的基础上，首次从微观上建立了描述实际反应条件下催化剂烧结和分解的一般性理论，具体包括纳米催化剂的能量、熟化中间体的形成与扩散、相应的催化剂烧结动力学方程。从理论上确定了影响催化剂烧结动力学的关键因素，推导出反应物促进催化剂熟化、诱导催化剂分解的热力学判据。在此基础上提出如何通过优化载体、反应条件、控制催化剂的尺寸和分布来抑制催化剂的烧结以及如何选择载气实现催化剂再生的一般性策略。

该理论所需的大部分参数都能够由第一性原理计算得到，借此可以通过数值模拟方便、快捷地进行催化剂烧结动力学和稳定性的优化设计。

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http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja3087054