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　　工學(xué)院孫強研究組在二維多孔催化材料研究方面取得新進展

　　最近，Nature旗下的《Scientific Report》刊發(fā)了工學(xué)院材料科學(xué)與工程系、北京大學(xué)應(yīng)用物理與技術(shù)研究中心孫強">孫強教授研究組的論文“The superior catalytic CO oxidation capacity of a Cr-phthalocyanine porous sheet”，報導(dǎo)了他們在多孔金屬有機催化材料研究方面所取得的最新成果。

　　CO的催化在汽車尾氣的處理和提高燃料電池的性能等方面有著重要的作用。傳統(tǒng)的催化劑(如Pt、Rh、Pd納米顆粒)在催化CO氧化時常常需要較高的溫度，且往往會遇到CO不可逆吸附所導(dǎo)致的催化劑中毒失活的問題，同時它們昂貴的造價也令其在工業(yè)中得到大批量的應(yīng)用成為瓶頸;Au納米顆粒雖然可以在低溫下有效催化CO的氧化，但其納米顆粒的表面體積比有限，而且造價昂貴;人們新近提出的金屬嵌入石墨烯單缺陷或雙缺陷結(jié)構(gòu)雖然提高了催化活性原子的表面體積比，但金屬分散度差，且在石墨烯表面形成單缺陷或雙缺陷需要很高的形成能(7.5~8.0 eV)，工業(yè)上難以大批量地進行可控合成。為了研發(fā)新型高效的CO催化材料，孫強">孫強教授課題組進行了系統(tǒng)的理論研究，在高通量計算的基礎(chǔ)上通過篩選，他們發(fā)現(xiàn)二維Cr-酞菁每一克含1.48x1021個活性金屬點，對CO具有卓越的催化性能，其催化過程分為兩步：(1) Langmuir-Hinshelwood 過程 (CO+O2→OOCO→CO2+O);(2)Eley-Rideal 過程(CO+O→CO2)。整個過程所對應(yīng)的最大能壘為0.55eV，低于其它同類體系，而且在275-475 K的溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的催化功能。最近的實驗表明，二維聚合的鐵酞菁結(jié)構(gòu)可以在NaCl的表面進行層狀生長。由于NaCl基底是絕緣的，它與二維金屬酞菁結(jié)構(gòu)的相互作用弱，其本征物理化學(xué)性質(zhì)容易得到保持，特別是其催化活性不受外界載體的干擾，這為大規(guī)模的制備和應(yīng)用二維Cr-酞菁催化材料提供了基礎(chǔ)。因此，這一研究將會推動新型多孔金屬有機催化材料的研發(fā)。

　　近年來孫強">孫強教授課題組在金屬有機低維材料領(lǐng)域展開了系統(tǒng)性的研究工作，包括新型結(jié)構(gòu)的設(shè)計、電子結(jié)構(gòu)的調(diào)控、磁耦合的轉(zhuǎn)變、二氧化碳的捕獲、以及能源的儲存和轉(zhuǎn)換。Wiley-VCH 旗下的Chemistryviews網(wǎng)站報道了他們近期的研究進展：該論文的第一作者是博士研究生李亞偉, 通訊作者為孫強">孫強教授。該研究得到國家自然科學(xué)基金委和973項目的資助。

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