『钱江晚报小时新闻』解密催化反应黑匣子，浙大成果登《科学》，电镜下抓到两只“兔耳朵”( 二 )
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这个结构的确定是一个重要突破 ， 因为两只“兔耳朵”为揪出“看清催化反应”这只大兔子奠定了基础 。 “这个催化反应中独特的结构变化 ， 很难通过其他手段确定或者预测 。 ”张泽院士说 ， “得益于球差校正透射电子显微镜技术 ， 人们可以在原子尺度进行高分辨率成像 ， 加之电子显微镜中原位反应技术的发展 ， 使得在气体或液体环境中对固体样品进行原子尺度的显微观察成为可能 。 ”
为催化剂设计打开一扇窗
浙大科研人员趁热打铁 ， 在这个活性位点上做了一个催化反应 ， 并真正看到了催化反应的过程 。 在吸附解离水分子后 ， 把一氧化碳引进到体系中 ， “兔耳朵”开始活动 ， 某些时刻可以看到其中的一只或全部两只“兔耳朵”消失 ， 证实了催化反应的发生 。 这也是科学界首次从原子尺度直接观察到催化剂活性位点水分子的反应 。
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张泽院士团队这项研究的另一个亮点 ， 就是把气体通入电子显微镜中 ， 从温度、气压等各方面模拟出一个实际的化学反应环境 。
橘生淮南则为橘 ， 橘生淮北则为枳 。 王勇说之前很多类似的电子显微镜观察都是在真空环境中完成 ， 但真空毕竟是现实中不存在的 ， 而环境对材料结构和性能的影响非常大 ， 所以团队致力于在真实的环境中研究材料的结构与性能 。 这次获得的二氧化钛表面水的构型就与别的团队在真空中得到的构型有很大的区别 ， 进一步体现了在实际环境中研究材料的重要性 。
电子显微镜的威力就是能在原子级别上看清物质的结构 ， 而这个科研利器并不是浙大独有 ， 而且我们开展研究的时间也不是最早的 ， 但为什么能够后来居上呢？王勇说：“除了要有好的仪器外 ， 还要有好的团队、好的想法和对材料的熟悉 ， 特别重要的是 ， 张泽院士给予我们年轻人非常宽松、开放的科研环境 ， 让我们可以深入研究感兴趣的前沿工作 。 ”
对于这项研究的意义 ， 他表示 ， 对二氧化钛表面重构和反应机理的把握 ， 有助于未来制造与调控相应催化剂的特殊结构 ， 指导后续的催化设计 。 与此同时 ， 这也是一通百通的规律 ， 对于其他催化反应的可视化研究也打开了一扇窗 ， “眼见为实 ， 看到了相应的活性结构与反应过程才能知道未来朝哪个方向去开展催化剂材料的设计 。 ”
以此为基础 ， 团队也已经积极开展后续试验 。 张泽院士鼓励团队 ， 一方面要做科学前沿 ， 另一方面要做实际应用 ， 顶天立地 。 这项研究未来将在利用太阳能实现光解水等方面进一步开拓应用 。
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该工作得到了国家自然科学基金委、教育部、科技部、浙江省自然科学基金、上海市自然科学基金、中科院青促会、国家超级计算广州中心、上海超算中心、中国博士后基金、硅材料国家重点实验室的共同资助和支持 。 浙江大学化学系范杰教授给予了本工作大力支持 。
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