“原子磁铁”让贵金属利用率逼近理论极限

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  本报天津10月1日电（记者王艺钊、朱斌 通讯员赵晖）在工业催化领域，贵金属是驱动化学反应的“魔法师”。其极佳的催化活性使得每一个贵金属原子都价值千金。近日，中国新能源化工团队提出“原子磁铁”技术，让铂原子利用率逼近理论极限，几乎实现了贵金属原子“零浪费”的理想状态，为丙烯高效生产与贵金属资源原子利用提供了全新解决方案。该成果于9月26日在线发表在国际学术期刊《科学》上。

  丙烯是世界上产量最大的化工品之一，是塑料、橡胶、纤维、医药等领域重要的基础原料。在传统催化反应中，贵金属原子易聚集成较大颗粒，导致大量原子埋藏在颗粒内部，无法参与表面反应，催化效率在低位徘徊。这一问题在丙烯生产的关键工艺——丙烷脱氢中尤为突出。

  研究团队从化工“萃取”单元操作中汲取灵感，利用锡对铂表现出极强的金属亲和性，将其作为铂-铜合金中的“原子磁铁”，再利用定向相互作用将深藏于颗粒内部的铂原子逐层抽提至表面，使其完全暴露并形成均匀的活性位点。

  经该策略制备的催化剂，过去需要1吨催化剂来完成的任务，如今只需要100千克就可以完成，实现了近乎极致的原子经济性。在丙烷脱氢制丙烯等高温苛刻反应中，该催化剂在铂用量减少90%的前提下，仍表现出优于现行商业催化剂的活性与稳定性。该项技术为化工生产实现“更低碳、更高效”目标提供了关键技术支撑。

  论文通讯作者、天津大学教授巩金龙表示，该技术有望显著降低工业对稀有金属资源的依赖，推动化工生产向“低耗、高效、绿色”方向转型。