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來源：復旦大學

新聞中心訊 去年冬天以來，全國出現(xiàn)了大范圍霧霾天氣，覆蓋超過七分之一的國土面積，空氣污染問題再次引發(fā)廣泛關注，從源頭上控制大氣污染物的排放成為國內(nèi)外科學家治霾的共識。其中，以催化劑為核心的催化控制技術則成為研究的重中之重。

近日，復旦大學環(huán)境科學與工程系唐幸福副教授環(huán)境催化課題組的胡萍萍和黃志偉等人，在單原子銀催化劑的基礎上，成功地解析了金屬-載體相互作用的本質(zhì)，構建了金屬單原子活性位的電子態(tài)結構和催化活性之間的構效關系，從原子電子態(tài)深層次地解決了一些關鍵的環(huán)境催化問題,在催化控制技術領域取得了較有意義的新突破。據(jù)悉，該項研究成果近期已作為內(nèi)封面文章在國際知名學術雜志Angew. Chem. Int. Ed.（德國《應用化學》，影響因子13.734）上在線發(fā)表。

眾所周知，揮發(fā)性有機物（VOCs）不僅對人體健康造成威脅，而且是大氣二次污染物可吸入微細粒子（PM2.5）和臭氧（O3）形成的重要前體物。近年來，我國揮發(fā)性有機物排放量持續(xù)增加，大氣中的PM2.5和O3濃度居高不下，由此引發(fā)的空氣污染對生態(tài)環(huán)境和人體健康造成了巨大危害。

為了減少灰霾天氣的發(fā)生，改善區(qū)域空氣質(zhì)量，必須從源頭上控制作為PM2.5等大氣二次污染物的前體物揮發(fā)性有機物的排放。在眾多的揮發(fā)性有機物排放控制技術中，高效環(huán)保無副作用的催化控制技術得到了大家的廣泛關注，而催化劑作為催化控制技術的核心，更是成為了研究的重中之重。

作為非均相催化領域的一個重大研究課題，強金屬-載體相互作用（Strong-Metal-Support Interactions, SMSI）自1978年被Tauser等人提出之后，眾多的科學家都為揭示SMSI的本質(zhì)付出了巨大的努力。但金屬顆粒的量子化納米尺寸效應和幾何結構敏感的電子效應，使得納米顆粒不同表面原子的電子態(tài)分布不均，多年來人們只能統(tǒng)計地、表觀地對SMSI進行認識和理解。解決這一難題的關鍵是合成具有均一的、電子態(tài)可控的單活性位催化劑。

復旦大學環(huán)境科學與工程系唐幸福課題組在2012年突破傳統(tǒng)思維，選用合適的催化劑載體，采用“反Ostwald合成法”，在溫和的條件下實現(xiàn)銀顆?！y團簇→銀單原子的變化過程，研制出了單原子銀催化劑，其不僅能夠高效地催化甲醛氧化反應，同時有效地消除了金屬顆粒的納米效應和幾何結構效應，為研究本征金屬-載體相互作用（Intrinsic Metal-Support Interactions, IMSI）創(chuàng)造了極佳的條件。

在此基礎上，唐幸福帶領他的團隊與國內(nèi)外的實驗室建立合作，繼續(xù)深入挖掘，采用多種先進測試手段，最終構建出金屬單原子活性位的電子態(tài)結構和催化活性之間的構效關系，揭示了IMSI的本質(zhì)，也從原子電子態(tài)層面解決了一些關鍵的環(huán)境催化問題。

唐幸福課題組所研制的單原子銀催化劑用于低溫高效去除甲醛，相較于傳統(tǒng)去除甲醛的方法，具有不可比擬的優(yōu)勢。此項成果對于揮發(fā)性有機物的源頭治理產(chǎn)生了積極影響。因此，基于單原子銀催化劑所揭示的IMSI本質(zhì)，不僅僅對環(huán)境催化領域有著較大的科學理論價值，同時也對以原子經(jīng)濟型環(huán)保催化劑為代表的催化控制技術的完善與發(fā)展具有一定的實際指導意義。