为了寻找这个“对的人”，科学家们一直想了

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发布于2023-05-18

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为了寻找这个“对的人”，科学家们一直想了

图1 生物质动力

提到动力，人们首要会想到煤炭、石油、天然气等，它们在各行各业中有着无关宏旨的方位。近年来，跟着化石动力的减少和环境污染的增加，寻找可以代替化石动力等一次性动力的新式可再生动力迫在眉睫。

生物质能，这种可再生动力越来越得到科学家们的喜欢。生物质能是运用天然界的植物、粪便以及城乡有机废物转化成的动力。

图2 焚烧农作物秸秆

生物质是地球上最丰盛的可再生资源，怎样有用运用这种资源，是科学家们一贯极力探求的问题之一。

以农作物秸秆为例，我国每年发作逾越7亿吨秸秆类生物质，这类本应成为贵重资源的生物质现在除少部分被有用运用外，其他全部被焚烧或经过天然降解而被消耗。季节性焚烧农作物秸秆已成为我国独有的一道风景线，生物质资源找不到对的人的状况不只构成巨大资源浪费，而且发作的许多二氧化碳及甲烷等温室气体会对环境构成恶劣影响。

因此，生物质资源的有用运用关于改善环境、部分代替化石动力和可持续发展等具有重大意义。

图3 生物质转化进程

科学家发现，生物质及其衍生途径分子经过多种催化转化进程，可以转化成燃料和化学品，用来代替化石资源。由于其丰盛的含氧量，生物质衍生途径分子的选择性加氢被认为是生物质精细化工出产中运用最广泛的办法之一。

也就是说，有用运用生物质资源的要害，在于找到适合的催化剂，这就相当于给生物质资源寻找一个对的人。

图4

为了寻找这个对的人，科学家们一贯想了许多办法。

现在加氢催化剂的活性组分首要依赖于贵金属（铂，金，钯，钌等）活性位，但它们的储量低且价格昂贵，严峻约束了其工业化运用。而传统非贵金属纳米催化剂由于描画和标准均一性差、活性位点单一，导致了其在加氢催化进程中的活性、选择性以及稳定性差。

虽然最近依据金属有机结构材料制备低成本、高催化活性的金属-氮-碳结构的催化剂体系得到了研讨者的广泛注重，但是金属有机结构材料的高温直接碳化会导致氮含量和孔隙率下降，影响材料的催化功用。因此，需求构筑适合的纳米结构去坚持材料的催化活性。

图5 金属有机结构材料衍生催化剂体系

那么，怎样才华构筑出适合的纳米结构以坚持材料的催化活性呢？

最近，中科院合肥物质科学研讨院固体物理研讨所给出了答案：他们找到了一种适合于生物质加氢的高效非贵金属催化剂，即氮掺杂碳纳米管包裹的钴纳米颗粒催化剂。

由于高温分步热解使得碳纳米管的生长更有序，一同一维碳纳米管结构可有用阻遏碳化进程中钴颗粒的增大和集会，使得钴纳米颗粒被高度均匀的包裹于氮掺杂碳纳米管。