近日，研究人员利用乙苯分子在金属氧化物表面直接脱氢反应中的积碳，巧妙地设计了一种钯/碳（Pd/C）复合催化剂，该催化剂能够大幅提升Pd催化剂的循环使用性能和抗烧结能力。

　　该研究由中国科学院沈阳金属所材料科学国家（联合）实验室催化材料研究部副研究员刘洪阳与中组部“千人计划”苏党生研究员共同完成。

　　负载金属催化剂在选择和设计金属催化剂时，首先要考虑金属组分与反应物分子间应有合适的能量适应性和空间适应性，以利于反应分子的活化。然后考虑选择合适的助催化剂和催化剂载体以及所需的制备工艺。不过，金属催化剂在工业生产中并不能一直保持稳定不变的活性，因此催化剂在恒定反应条件下的失活与再生是当前研究的热点和难题。催化剂失活过程大致可分为3个类型，催化剂表面积碳；催化剂由于高温造成烧结或者活性组分被载体包埋；活性组分由于生成挥发性物质或可升华的物质而损失造成的活性降低。

　　Pd是一种重要的金属催化剂，在催化加氢，偶联反应以及有毒气体的消除等方面发挥着十分重要的作用。为了抑制Pd纳米颗粒在使用过程中的聚集，Pd纳米粒子通常会负载在特定的载体上。研究结果表明，碳材料是负载Pd催化剂的重要载体之一，然而传统商业的Pd/C催化剂，由于载体与Pd纳米粒子之间的相互作用较弱，在反应过程中会发生Pd纳米粒子的流失或烧结长大。刘洪阳和苏党生的研究团队极为巧妙地利用乙苯分子在金属氧化物容易发生积碳这一现象，以金属氧化物为模板，制备出了一种具有特殊结构的Pd/C复合催化剂。

　　电镜结果表明，在该催化剂中，活性中心Pd 纳米粒子部分嵌入到碳载体臂中，显著增强了Pd纳米颗粒与载体的相互作用，大大提高了Pd/C催化剂的高温抗烧结性能。实验结果表明，在500℃，氩气下处理4小时，制备的Pd/C复合催化剂中Pd纳米粒子没有发生迁移长大。同时在催化液相碳碳偶联反应中，该Pd/C复合催化剂表现出优异的循环使用性能，体现出了替代现有商业Pd/C催化剂的巨大潜力。