“原子磁鐵”讓貴金屬利用率逼近理論極限

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本報天津10月1日電（記者王藝釗、朱斌 通訊員趙暉） 在工業催化領域，貴金屬是驅動化學反應的“魔法師”。其極佳的催化活性使得每一個貴金屬原子都價值千金。近日，中國新能源化工團隊提出“原子磁鐵”技術，讓鉑原子利用率逼近理論極限，幾乎實現了貴金屬原子“零浪費”的理想狀態，為丙烯高效生產與貴金屬資源原子利用提供了全新解決方案。該成果於9月26日在線發表在國際學術期刊《科學》上。

丙烯是世界上產量最大的化工品之一，是塑料、橡膠、纖維、醫藥等領域重要的基礎原料。在傳統催化反應中，貴金屬原子易聚集成較大顆粒，導致大量原子埋藏在顆粒內部，無法參與表面反應，催化效率在低位徘徊。這一問題在丙烯生產的關鍵工藝——丙烷脱氫中尤為突出。

研究團隊從化工“萃取”單元操作中汲取靈感，利用錫對鉑表現出極強的金屬親和性，將其作為鉑-銅合金中的“原子磁鐵”，再利用定向相互作用將深藏於顆粒內部的鉑原子逐層抽提至表面，使其完全暴露並形成均勻的活性位點。

經該策略製備的催化劑，過去需要1噸催化劑來完成的任務，如今只需要100千克就可以完成，實現了近乎極致的原子經濟性。在丙烷脱氫制丙烯等高温苛刻反應中，該催化劑在鉑用量減少90%的前提下，仍表現出優於現行商業催化劑的活性與穩定性。該項技術為化工生產實現“更低碳、更高效”目標提供了關鍵技術支撐。

論文通訊作者、天津大學教授鞏金龍表示，該技術有望顯著降低工業對稀有金屬資源的依賴，推動化工生產向“低耗、高效、綠色”方向轉型。