近日，中科院大連化物所催化基礎(chǔ)國家重點實驗室研究員李微雪帶領(lǐng)博士研究生歐陽潤海，在反應(yīng)條件下納米催化劑穩(wěn)定性理論研究方面取得最新進(jìn)展，研究成果在線發(fā)表在《美國化學(xué)會志》上。

　　納米催化劑由于尺寸較小、比表面積高，穩(wěn)定性差，在熱力學(xué)上傾向于聚集和燒結(jié)。在實際反應(yīng)條件下，催化劑的聚集和燒結(jié)可能會被進(jìn)一步顯著加快，并最終導(dǎo)致催化劑失活。因此如何提高反應(yīng)條件下催化劑的穩(wěn)定性、抑制催化劑的燒結(jié)，是多相催化劑工業(yè)化過程中面臨的重大課題。

　　理論催化課題組在全面考慮上述眾多因素的基礎(chǔ)上，首次從微觀上建立了描述實際反應(yīng)條件下催化劑燒結(jié)和分解的一般性理論，具體包括納米催化劑的能量、熟化中間體的形成與擴散、相應(yīng)的催化劑燒結(jié)動力學(xué)方程。從理論上確定了影響催化劑燒結(jié)動力學(xué)的關(guān)鍵因素，推導(dǎo)出反應(yīng)物促進(jìn)催化劑熟化、誘導(dǎo)催化劑分解的熱力學(xué)判據(jù)。在此基礎(chǔ)上提出如何通過優(yōu)化載體、反應(yīng)條件、控制催化劑的尺寸和分布來抑制催化劑的燒結(jié)以及如何選擇載氣實現(xiàn)催化劑再生的一般性策略。

　　該理論所需的大部分參數(shù)都能夠由第一性原理計算得到，借此可以通過數(shù)值模擬方便、快捷地進(jìn)行催化劑燒結(jié)動力學(xué)和穩(wěn)定性的優(yōu)化設(shè)計。