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作者:王晶晶 来源:澎湃新闻 发布时间:2022/1/14 16:51:46
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中科院王中林推出新催化机制:接触电致催化,降低合成门槛

 

北京纳米能源与系统研究所王中林团队推出全新催化机制——接触电致催化。

1月13日,在中国科学院北京纳米能源与系统研究所(简称,纳米能源所)重大原创成果发布会上,纳米能源所所长、首席科学家王中林及其团队提出了一种全新催化机制——接触电致催化。该成果利用材料间接触起电(摩擦起电)引起的电子转移,作为催化反应的核心,促进化学反应进行。

不同于电催化或光催化需要催化剂具备导电、光敏等特性,这是一种全新的催化机制。接触电致催化是利用机械激励下通过接触起电效应产生的电子催化反应,只要材料能够接触起电就可能催化反应的进行,因此极大地拓宽催化剂的遴选范围,提供了更为丰富的催化体系设计可能。

王中林表示,相比于紫外光照、电能输入等方式决定的局部反应效果,接触起电普遍存在于各类材料间,包括固体与固体、固体与液体、还有固体与气体、液体与气体等,大大降低了催化剂的选择和合成门槛,具有规模化应用的前景。

从环境影响角度出发,接触电致催化对催化剂的选择几乎无限制,且能够反复回收重复使用,减少了制备过程中对环境的污染。

从古人利用酵素酿酒制醋,到工业革命初期人们用铅室法制硫酸,再到如今的化工产品85%都离不开催化反应,数据显示,催化反应对一个国家GDP的贡献近20%。

关于催化学科的研究,大致可按催化剂种类,将其分为三大类:第一类是金属基催化剂,包括贵金属、金属氧化物,硫化物、金属有机框架材料、半导体、压电材料等;第二类是酶,也即生物基催化剂;第三类是有机小分子。这些研究获得了16次诺贝尔奖。

回顾催化剂的工作原理,其核心是通过生成活性中间体等方式降低反应的活化能,促进化学反应的进行。王中林表示,除金属基催化剂、酶、以及有机小分子之外,这次发现的接触电致催化可以视为第四种催化剂。

王中林是纳米科学与技术领域的领军科学家,发明了压电纳米发电机、摩擦纳米发电机和自驱动纳米系统技术,实现了把散落在环境中的低频机械能收集转化为电能,为微纳电子系统发展和物联网、传感网络实现能源自给和自驱动提供了新途径。

 
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