單原子催化劑革新氫化技術 提升食品與燃料生產效率

一項由俄勒岡州立大學工程學院研究團隊參與的國際合作研究，近期在《自然》期刊發表突破性成果。這項研究針對工業界廣泛應用的氫化反應進行改良，透過創新的單原子催化劑技術，可望大幅提升反應效率並降低生產成本。

化學工程系副教授馮振興指出：「氫化反應在食品加工、燃料生產、大宗化學品與藥品製造等領域都扮演關鍵角色。但要讓這項反應具備經濟效益，傳統上必須使用鈀或鉑等貴金屬作為催化劑。」研究團隊發現，相較於傳統奈米粒子催化劑，單原子催化劑(SACs)展現出更優異的催化活性。

這項跨國研究由中國科學院與中國科學技術大學主導，團隊成功製備並分析了34種鈀基單原子催化劑，這些催化劑分別承載於14種半導體基材上。透過先進的X射線、紅外光譜與電化學表徵技術，研究人員首次明確揭示催化劑效能與基材電子接收能力之間的線性關係。

馮教授進一步解釋：「我們發現鈀基單原子催化劑的活性與其載體材料的分子軌道位置存在普遍線性關係。這項發現為篩選高效能催化劑組合開闢了新途徑。更令人振奮的是，透過調控載體顆粒尺寸，我們成功開發出具有破紀錄活性與卓越穩定性的新型催化劑。」

研究團隊以乙炔在過量乙烯中的半氫化反應作為實證案例，這是石化產業的常見製程。氫化反應的本質是將氫分子新增到有機化合物的不飽和鍵上，例如將植物性不飽和油脂轉化為人造奶油。這項技術同時在石油精煉領域至關重要，能將乙烯等烯烴轉化為丙烷、丁烷等燃燒更潔淨的烷烴燃料。

這項突破性研究不僅解決了長期困擾學界的催化機理問題，更為綠色化學與永續工業發展提供了嶄新的技術路徑。未來可望應用於更廣泛的工業生產領域，實現節能減排與成本最佳化的雙重效益。