趣谈单原子催化No2——啥是单原子催化？

咱们上回书说道

在多相催化中

反应物与催化剂反应

拢共分几步？

——三步

多相催化反应三部曲

吸附-反应-脱附

这几步可以说都仰仗

催化剂的表面来进行

所以，对于多相催化来说

催化剂的表面积是非常重要滴

为了“花少钱干大事”

有必要在保持催化剂总量不变的前提下

增加表面积

最主要的手段就是！

切割

但是这可不像切西瓜一样easy哦

通常要切割到微米甚至

纳米级

但这仍不是极限！

极限是将催化材料切割至

以单个原子的形式

分散于另一种材料上

这就是单原子催化剂

原子级别大概就是以埃为长度单位的。

1埃=一万万分之一厘米

1万万分之一厘米？！！

好难啊！

有人就问啦

这样切割为什么可以

提高催化剂效率呢？

咱们举个很生活的栗子吧

都吃过沙琪玛吧？

沙琪玛暴露的上下表面就是表相

夹在中间的部分就是体相

而对于催化材料来说

体相一般不参与反应

于是我们有了double的表相

表面积增加了一倍

如果我们按照这种方式继续切割

总表面积将增加

四倍、八倍。。。。。

想想都美啊~

沙琪玛太便宜

没有感觉到强调表面积的价值

有木有

那咱们拿点值钱的东西想象一下吧

金光灿灿的大金砖

blingbling

我们假设一块砖体积是20*10*5厘米

如果采用纯金制备

按照每克金价格38美元计算

这块金砖总价值73万美元！！！

73万美金啊~

贫穷限制了小编的想象。。。

但是

如果将一块同样大小的砖上面

仅覆盖一个原子层厚度的黄金

那么刚才那块“金砖”才值

1美分。。。。

要是送小编的话

肯定喜欢纯金的啊

但是对于贵金属催化剂

那可就反过来啦！

相同的表面积

很大程度具有相同的催化效果

那肯定选便宜的啊！

你说四不四？

所以嘞

现在就很好理解

单原子催化剂最主要特点在于

“以一当十”

说的文绉绉点就是

原子利用效率最大化

实际上除此之外

单原子催化剂还有其它的优点哦~

奖状

单原子催化剂可能具有

独特高活性

现已有证据表明

对某些特定反应

催化剂中只有单原子是催化活性中心

其他纳米粒子

并不起作用撒~

还有呢

单原子催化剂具有高度的反应专一性

没明白？

小编给你解释一下

比如说啊

对于纳米催化剂

可能同时含有单原子、纳米粒子、

cluster（小于1 nm的粒子）

这些粒子可能会选择进行不同的反应

比如说单原子生成A

纳米粒子生成B

cluster生成C

那么总的产物就是A+B+C的混合物

而单原子催化剂里面

都是单原子

要生成A就都生成A

要生成B就都生成B

所以相当专一！

再次

由于单原子与载体之间特殊的

强相互作用

单原子催化剂可能反而

具有比普通纳米催化剂更高的稳定性

好啦~这期我们就讲到这了~

下一期小编带领大家

一起去看看如何制备单原子催化剂

我们下周不见不散

文案、绘图、制图：甜心

策划：科学传播处、十五室

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