近来，我国科大梁海伟教授课题组与李微雪教授课题组等展开试验和理论协作研讨，成功量化按捺催化剂烧结的临界颗粒间隔，在此基础上提出了制备高担载量纳米催化剂的有用战略。该研讨成果以“Quantification of critical particle distance for mitigating catalyst sintering”为题，宣布在世界期刊Nature Communications上。

　　在多相催化范畴，负载型金属纳米颗粒催化剂的烧结问题一直是研讨热门。尤其是在高温下，因为外表能跟着粒径的减小而飞速添加，金属纳米颗粒有很强的烧结倾向。这种烧结不可避免地会导致活性金属外表积的丢失，因而导致催化剂失活。催化剂烧结的机制包含颗粒搬迁和集合(PMC)和Ostwald熟化两种，不管经过哪种途径，纳米颗粒或许其上原子物种都需求跨过颗粒间隔树立触摸才干产生。由此可见，颗粒间隔在催化剂烧结中起到关键作用，但迄今为止没有引起满足的重视，并短少相关的定量化研讨。

　　在该项作业中，研讨人员首要运用具有不一样比外表积的碳载体，经过调控金属载量构建出不同颗粒间隔的催化剂体系，并调查他们在高温900°C下的烧结状况（图1）。高角环形暗场透射电镜和X射线衍射表征发现存在很明显的按捺金属烧结的临界担载量和临界颗粒间隔。基于此，研讨人员定量化出按捺催化剂烧结的临界颗粒间隔（图2）。

　　原位高温球差电镜研讨之后发现，存在临界颗粒间隔的原因是颗粒间隔依靠的烧结机制现象：在颗粒间隔较小的催化剂中，颗粒相距较近，主要是经过PMC机制产生烧结，而且集合引起的粒径散布宽化会添加不同颗粒尺度和外表能的差异，然后加重颗粒Ostwald熟化；而在颗粒间隔较大的催化剂中，颗粒相距较远，PMC机制被很大程度上按捺，一起Ostwald熟化也会减缓（图3）。

　　研讨人员经过丈量金属与碳载体之间的触摸角而计算出界面粘附能，进一步计算出金属颗粒外表化学势；结合烧结动力学理论研讨，研讨人员得到颗粒在载体外表分散的动力学联系，并发现临界颗粒间隔取决于金属和载体相互作用的强度（图4）。进一步，研讨人员探究了该类催化剂在高温丙烷脱氢催化反应中的抗烧结特性，说明晰临界颗粒间隔的定量化研讨对实践催化反应的含义。

　　该项作业供给了一种关于给定催化剂载体猜测最高担载量的办法，并供给了一种经过调理金属和载体相互作用以及载体比外表积来体系地提高抗烧结催化剂最大担载量的有用战略。

　　我国科大博士研讨生尹鹏和特任副研讨员胡素磊为论文一起榜首作者。梁海伟教授和李微雪教授为论文一起通讯作者。本项作业的协作者还包含我国科大黄伟新教授、千坤副教授，以及厦门大学熊海峰教授。该项研讨得到了国家重点研制方案基金、中科院前沿重点项目、国家自然科学基金、中心高校根本科研业务费专项基金、中科院青促会、以及中科大同步辐射联合基金的赞助。