隨著全球(qiu)對可(ke)持續發(fa)展和環境保(bao)護(hu)的(de)關注日益增加，化工行業正(zheng)面臨(lin)前(qian)所未有的(de)挑戰。據估(gu)計，化學生產過程消耗逾10%的世界(jie)總能源，溫室氣體(ti)排放(fang)量占全球總量的10%~15%。為(wei)了(le)應對這(zhe)一挑戰，悉尼(ni)大學唐(tang)俊馬博士及其團隊研(yan)究人員提出了(le)利用液態金(jin)屬新型催化(hua)(hua)技術，旨在實現更綠色、更可持續的(de)化(hua)(hua)學反應，并減(jian)少化(hua)(hua)工行(xing)業(ye)的(de)碳排放(fang)。相(xiang)關(guan)研(yan)究成果已發表(biao)在《Science》雜志(zhi)上。

       這(zhe)一創新技術的核心(xin)在于利用液態(tai)金(jin)(jin)屬獨特的物理和(he)化學特性，降(jiang)低化學反應(ying)的能量(liang)需求。在室溫和(he)較高溫度下，液態(tai)金(jin)(jin)屬或合金(jin)(jin)能動態(tai)重排其表面(mian)的原子以響應(ying)不同的化學過程，這(zhe)種能力(li)被研究人員稱為“原子智(zhi)能”。通過這(zhe)種機制，液態(tai)金(jin)(jin)屬能動態(tai)調整其表面(mian)活性位點，有效穩定中間(jian)體，從而促(cu)進反應(ying)進行。

       相比于固(gu)(gu)態(tai)(tai)金屬，液態(tai)(tai)金屬在(zai)(zai)反(fan)(fan)(fan)應(ying)路徑上的能(neng)(neng)量效率(lv)更高(gao)，能(neng)(neng)在(zai)(zai)較低(di)溫度下引發化(hua)學反(fan)(fan)(fan)應(ying)，而(er)(er)傳(chuan)統方法需要將金屬加(jia)熱至幾千攝氏(shi)度。與此同時，液態(tai)(tai)金屬可(ke)動態(tai)(tai)調整(zheng)局部配(pei)置，其表(biao)(biao)面(mian)的原子(zi)能(neng)(neng)根據反(fan)(fan)(fan)應(ying)物的電(dian)荷和結構重(zhong)新排列，從而(er)(er)產生(sheng)最(zui)適于反(fan)(fan)(fan)應(ying)的活(huo)性(xing)位(wei)點(dian)(dian)。這(zhe)一特性(xing)在(zai)(zai)多(duo)步反(fan)(fan)(fan)應(ying)中(zhong)有重(zhong)要作用，可(ke)以提高(gao)反(fan)(fan)(fan)應(ying)的效率(lv)。此外，液態(tai)(tai)金屬催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)能(neng)(neng)在(zai)(zai)其表(biao)(biao)面(mian)生(sheng)成(cheng)固(gu)(gu)態(tai)(tai)副(fu)產物，這(zhe)些(xie)副(fu)產物通過簡單的機械(xie)攪拌就能(neng)(neng)從催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)表(biao)(biao)面(mian)移除，從而(er)(er)保(bao)持(chi)活(huo)性(xing)位(wei)點(dian)(dian)的可(ke)及性(xing)，防止催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)中(zhong)毒和失效。在(zai)(zai)生(sheng)產烯烴和通過烷烴熱裂(lie)解生(sheng)成(cheng)碳中(zhong)性(xing)氫(qing)氣方面(mian)，這(zhe)一特性(xing)尤為(wei)重(zhong)要。液態(tai)(tai)金屬還具有抗積炭性(xing)，其表(biao)(biao)面(mian)可(ke)以持(chi)續生(sheng)成(cheng)碳質固(gu)(gu)體(ti)，避免(mian)了傳(chuan)統催(cui)化(hua)劑(ji)(ji)因表(biao)(biao)面(mian)積炭而(er)(er)損失活(huo)性(xing)。

       雖然液態(tai)金屬催化(hua)劑在實(shi)驗室條件下展現(xian)出巨大的潛力，但其在工業應用(yong)中的經濟性(xing)和大規模生產仍需進一步探索。研究人員(yuan)認為，未來可以通過探索低成(cheng)本的替代金屬和共晶合金，并(bing)優化(hua)反(fan)應條件，進一步提高液態(tai)金屬催化(hua)劑的經濟性(xing)。