中國(guó)粉體網(wǎng)訊  日前，從中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所獲悉，該所研究員蘇發(fā)兵團(tuán)隊(duì)和華東理工大學(xué)教授龔學(xué)慶團(tuán)隊(duì)合作，基于之前暴露特定晶面亞微米級(jí)Cu₂O晶體的工作基礎(chǔ)，進(jìn)一步將ZnO納米顆粒沉積在上述晶體上，可控合成了具有豐富PN異質(zhì)結(jié)構(gòu)的ZnO/Cu₂O納米復(fù)合材料，并將其作為模型催化體系應(yīng)用于羅喬反應(yīng)，在分子原子水平揭示了Cu₂O和ZnO的界面協(xié)同作用機(jī)制，相關(guān)成果發(fā)表在《催化雜志》。

因有機(jī)硅材料結(jié)合了硅的無機(jī)性能和有機(jī)材料的性能，使其廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)生活的多個(gè)領(lǐng)域，比如航空航天、建筑、電子電氣、紡織、汽車、機(jī)械、化工輕工、金屬和油漆、醫(yī)藥醫(yī)療等。二甲基二氯硅烷（M2）作為合成有機(jī)硅材料用量最大的單體原料，在工業(yè)上是通過氯甲烷和硅粉在銅基催化材料作用下生產(chǎn)得到的，即上世紀(jì)40年代由Eugene G. Rochow 發(fā)明的羅喬反應(yīng)。

然而，該反應(yīng)在得到M2的同時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生大量副產(chǎn)物（約占產(chǎn)物含量的15%~20%），因此，提高M(jìn)2的選擇性和收率一直以來都是工業(yè)界和學(xué)術(shù)界長(zhǎng)期關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。盡管已有的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在銅基催化劑中添加Zn基助劑可以提升M2的選擇性和收率，同時(shí)工業(yè)上也采用Zn粉作為助催化劑使用，但由于該反應(yīng)本身和催化劑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，其協(xié)同催化機(jī)制迄今為止仍不明晰。

此項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，ZnO/Cu₂O納米復(fù)合材料比單一暴露特定晶面的亞微米級(jí)Cu2O晶體均顯示出更高的M2選擇性和收率，其中ZnO/Cu₂O{100}復(fù)合材料的提升幅度最大，與ZnO/Cu₂O{111}和ZnO/Cu₂O{110}復(fù)合材料相比，ZnO/Cu₂O{100}復(fù)合材料具有最高的M2選擇性和收率。理論計(jì)算表明，ZnO和Cu₂O{100}形成的PN界面結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了價(jià)電子從Cu₂O向ZnO的轉(zhuǎn)移能力，使得Cu₂O表面更顯正電性，有利于反應(yīng)物一氯甲烷的解離吸附，從而促進(jìn)活性銅原子的產(chǎn)生和Cu_xSi活性相的形成。

研究人員表示，該工作不僅揭示了Cu/Zn主—助催化劑在微觀尺度上的協(xié)同作用機(jī)制，而且提供了一種通過調(diào)控異質(zhì)界面結(jié)構(gòu)來提高反應(yīng)選擇性的策略，有助于新型銅基催化劑的研制及工業(yè)主—助催化劑的調(diào)控。

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/江岸）

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