近日，中科院金屬所與中科院寧波材料技術(shù)與工程所、中國(guó)工程物理研究院科研人員合作，利用碳包覆鈷磁性納米膠囊結(jié)構(gòu)中缺陷石墨殼層的束縛作用，合成了富含高指數(shù)晶面的氧化鈷催化劑，在甲烷催化燃燒反應(yīng)中體現(xiàn)出可替代貴金屬鈀、鉑的潛力。相關(guān)結(jié)果在線發(fā)表于《自然—通訊》。
　　研究人員通過原位氧化方法將碳包鈷納米顆粒局部破殼，金屬鈷暴露后發(fā)生的劇烈氧化過程導(dǎo)致內(nèi)核體積膨脹，殘留的石墨外殼輔助形成缺陷度較高的氧化鈷顆粒。催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)表明，該催化劑具有轉(zhuǎn)換頻率高、表觀活化能低的特點(diǎn)，反應(yīng)速率對(duì)氧分壓無明顯的依賴關(guān)系，并在一氧化碳、丙烷、苯系物的完全氧化反應(yīng)中體現(xiàn)出較高活性。目前，研究人員正利用石墨殼層誘導(dǎo)效應(yīng)合成其他可變價(jià)過渡金屬氧化物，并探索其在催化、儲(chǔ)能、燃料電池等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。
　　據(jù)了解，貴金屬在眾多催化反應(yīng)中體現(xiàn)出優(yōu)異性能，但由于其固有的稀缺特性和高昂成本，使得貴金屬替代研究成為國(guó)際催化領(lǐng)域的重要發(fā)展方向之一。根據(jù)已掌握的反應(yīng)機(jī)理，利用新穎的材料合成方法制備富含活性中心的納米結(jié)構(gòu)，降低關(guān)鍵步驟能壘、提升反應(yīng)速率，可在較低反應(yīng)溫度和壓力下獲得較高的反應(yīng)活性和目標(biāo)產(chǎn)物選擇性。低成本的鐵、鈷等過渡金屬可以合金、氧化物、碳化物等形式存在，這些化合物組成各異、晶相多樣，有望通過精確設(shè)計(jì)在晶體生長(zhǎng)階段實(shí)現(xiàn)活性中心的表面富集，使其具有接近或超越貴金屬的催化性能。
　?。ㄔd于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2015-06-23 第1版 要聞)