?html> 李亚栋：(x)从纳c_单原子，推动催化技术升U换?清华校友M(x)

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李亚栋：(x)从纳c_单原子，推动催化技术升U换?/h2>
2024-11-14 | 来源 光明|?024-11-13 |

本文pM国科学院院士、清华大学化学系教授、安徽师范大学校ѝ?span lang="EN-US">2024未来U学大奖“物质科学奖”获奖者之一李亚栋在“科学点燃青春”的青少q对话中的分享，光明|记者宋雅娟整理

催化在当今化工业中占据着核心(j)C。从xa(b)炼制到精l化学品合成Q从环境保护到新能源开发，催化无处不在。那么，催化到底是什么？而言之，催化是指化学反应在外来物质作用下反应速度加快的一U现象。外来物质被UC催化剂，反应速度加快的过E被UCؓ(f)催化q程?/span>

在我的科研生涯中Q我l历?jin)从U米材料合成到单原子催化的{变。在工业催化领域Q尽纳c颗_催化剂已实C(jin)q泛应用Q但贵金属的E~性和高昂hQ严重增加了(jin)生成本Q阻了(jin)其大规模应用。因此，降低催化剂成本的同时提升金属U米颗粒的活性、选择性和E_性，成ؓ(f)我们的目标。因此，我开始关注ƈ投n于单原子催化的研I?/span>

单原子催化是?/span>单原子位点催?span lang="EN-US">?/span>的简Uͼ指发生催化的zL位点落在一个原子上面，极大提高?jin)金属原子的利用效率。相较于传统催化剂，单原子催化剂理论上可辑ֈ100%的原子利用率Q这一Ҏ(gu)预C着其在推动C化工产业升换代斚w的巨大潜力?/span>

q个概念听v来简单，但实现v来却异常艰难。在q去几十q里Q尽科学家们一直在努力开发高效的异相金属催化剂，但金属原子的利用率始l无法突破瓶颈。直到我们提Z(jin)单原子催化的概念Qƈ成功实现?jin)单原子催化剂的合成与应用，q一领域才迎来了(jin)革命性的H破?/span>

单原子催化具有许多传l催化剂无法比拟的优ѝ首先，它的原子利用率极高，理论上可以达?span lang="EN-US">100%Q这意味着我们可以更高效地利用贵金属资源。其ơ，单原子催化剂h独特的电(sh)子结构和几何构型Q这使得它在催化反应中表现出更高的活性和选择性?/span>

然而，单原子催化也面(f)着许多挑战。比如，如何保单原子催化剂的稳定性？如何在大规模合成中保持其催化性能Q如何揭C单原子催化的反应机Ӟq些问题都需要我们不断探索和解决?/span>

单原子催化作Z前沿的U学技术，hq泛的应用前景。在环境保护斚wQ单原子催化剂可以有效地催化降解I气中的有害物质Q如甲醛、氧化物等Q从而改善空气质量。在能源转化斚wQ单原子催化剂可以催化二氧化的q原反应Q将二氧化碳转化为有用的燃料或其他化学品Q这对于实现中和和可持l发展具有重要意义。此外，在化学合成、药物研发等领域Q单原子催化剂也展现出巨大的潜力?/span>

单原子催化剂的发C人类的认知进入到?jin)原子水^层次Q单原子催化的发现和合成制备Q让我们有信?j)去挑战人类在物质科学的基础Qƈ验证原子U精准制造能不能实现。如果单原子催化q入工业化示范成功，有可能使hc进入单原子单分子的新时代，ZhcdqU学技术中的研I作出重要A(ch)献?/span>

目前Q单原子催化技术还处于实验室研IDc(din)但我们已经看到?jin)它工业化应用的曙光。通过与多家企业的合作Q我们正在努力推q单原子催化技术的产业化进E。我们相信，在不久的来Q单原子催化技术将成ؓ(f)推动C化工产业升换代的重要力量?/span>



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