接触电致催化为低碳发展提供新思路

2022-01-17 10:58:24 来源: 瞭望 2022年第3期

 

  文|《瞭望》新闻周刊记者 扈永顺

  近日,中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林团队提出了一种全新的催化机制——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,促进化学反应的进行。这一成果有望降低催化剂的选择和合成门槛,使我国现有的化学、能源等工业朝着更加低碳的方向发展。

  据介绍,王中林院士团队近年来发表了一系列重要原创成果,表明接触起电中存在电子转移,甚至在部分情形下电子转移是接触起电的主要机制。同时,电子转移又可以促进化学反应的进行。因此就有可能利用接触起电过程中的电子转移来直接催化化学反应。经过研究,王中林院士提出了接触电致催化这一全新催化机制。

  这一催化机制的提出具有深远的科学意义。不同于电催化或光催化需要催化剂具备一定的特性,如导电性或光敏特性,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引起催化反应的进行,因此极大地拓宽了催化剂的遴选范围,提供了更为丰富的催化体系设计可能;此外,相比于紫外光照、电能输入等方式决定的局部反应效果,接触电致催化的反应范围更加全域化,具有规模化应用的前景。从对环境影响的角度出发,得益于接触电致催化对催化剂的选择几乎无限制,因此可以选用大量环境友好的材料进行催化,并且这些催化剂与底物能够通过简单的方式实现高效分离,避免了对环境的二次污染;更重要的是,这些催化剂能够反复回收重复使用,进一步减少了制备过程中对环境的污染。

  受访专家介绍,接触起电普遍存在于各类材料间,例如固体与固体、固体与液体,还有固体与气体、液体与气体等,因此接触电致催化将引领一系列前沿催化研究,为碳中和、新能源、水资源、医药化工等一系列国家战略和国计民生问题的解决提供新原理和新思路。