本网讯（记者 陈婉婉）近日，中国科学技术大学曾杰教授课题组创制了一种新型结构的催化剂，破解了负载型催化剂烧结困局。3月10日，相关成果发表于《自然∙材料》。
催化反应作为现代工业的“基石”步骤，在能源转化、化工生产、环境保护等领域发挥着关键作用。稳定性是工业生产中催化剂的核心指标，只有高度稳定，才能有力支撑工业装置长周期运行。在诸多催化反应中，超细金属纳米颗粒的烧结难题是催化科学和材料科学领域亟待解决的关键难题。
曾杰团队基于对烧结路径的深入理解，创制了一种新型纳米岛结构催化剂。他们在催化剂载体和金属纳米颗粒之间构筑了一种小尺寸、互不相连的氧化物团簇，其结构就像海洋中散落的小岛，因此被命名为“纳米岛”。在催化反应过程中，大量金属原子组成的纳米颗粒就像被困在海岛中的“千军”一样，被牢牢束缚在纳米岛中无法烧结。
为了验证极端苛刻反应条件下纳米岛结构催化剂的抗烧结性能，团队成员将该催化剂用于甲烷干重整反应。此反应因其在温室气体资源化利用方面的巨大潜力而备受关注。
实验结果表明，纳米岛催化剂在高气体流速下实现单程400小时的稳定转化，完美应对了因反应高温、还原性气氛导致的催化剂失活困局。值得一提的是，反应后1.4纳米的超细钌纳米颗粒在纳米岛上岿然不动，再次证明纳米岛结构在抗烧结催化剂关键场合的巨大应用潜力。
“本工作发展了一种非常有效且巧妙的抗烧结催化剂制备策略，对各类材料体系具有普遍的重要意义。”审稿专家如是评价。
据曾杰介绍，下一步团队将探索纳米岛结构催化剂在更多工业催化场景，如二氧化碳转化中的应用，并进一步优化合成方法，实现规模化制备。
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