科技日报记者 张蕴
记者8日从大连理工大学获悉，该校化工学院刘家旭教授团队与劳伦斯伯克利国家实验室苏际研究员、米克尔·萨尔梅隆教授、大卫·普伦德加斯特教授，以及华中师范大学郭彦炳教授课题组合作，在负载型催化剂研制方面取得突破性进展。研究表明，在设计高效负载型催化剂时，需要精确构建金属与载体之间的界面结构，并充分利用氢在催化过程中的独特作用。相关研究日前发表在国际学术期刊《科学》上。
在现代化工领域，90%以上的生产过程需要催化剂参与。催化剂能够改变化学反应速率，提高新物质和新材料的合成效率。其中，负载型金属催化剂因其优异的性能，在化学工业和环境清洁方面得到广泛应用。但由于催化过程的复杂性，催化作用机理研究与催化剂设计仍面临长期挑战，理论研究与实际应用过程存在着明显“鸿沟”。
研究团队经过6年的深入研究，最终通过修饰CeO2上的Pt单位点，设计了Pt2+-Ce3+(Hδ)氢化中心的形成，其CO氧化反应速率比Pt单位点高出9倍。借助多种原位表征手段结合理论模拟，确定了新的Pt2+-Ce3+(Hδ)氢化中心的结构和形成机理以及CO氧化机理。首次明确提出并证实了这种特定的三元界面活性中心结构，揭示了氢在金属—载体界面上的关键作用，实现了高效且选择性的氧化催化性能。这种新型的氢化反应中心能够显著提高氧化反应的速率（高TOF值）和产物的选择性，克服了传统催化剂在效率和选择性方面存在的瓶颈。界面氢化反应中心的概念可以扩展到负载型金属催化剂，用于许多重要的多相催化反应。
据悉，近年来，刘家旭团队一直致力于高效催化技术的研制设计及工业化，通过开发新表征方法驱动催化剂创新，在国际上首次开发出双光束原位透射红外表征方法，为近真实条件下催化反应的机理研究与催化剂设计提供有力指导；该表征技术已授权给世界顶级仪器公司进行商业推广，目前已经推广至多家科研单位。
（受访者供图）
