科學家使用微量液態鉑在低溫下創造廉價和高效的催化反應

當與液態鎵結合時，所需的鉑金數量小到足以大大擴展地球上這種寶貴金屬的儲備，同時有可能為二氧化碳減排、肥料生產中的氨合成和綠色燃料電池的創造提供更可持續的解決方案，以及化學工業中的許多其他可能應用。

當談到這些催化系統的潛力時，這些專注于鉑金的發現只是液態金屬海洋中的一滴。通過擴展這種方法，可能會有超過1000種元素的可能組合，用于1000多種不同的反應。該結果將于2022年6月6日星期一發表在《自然-化學》雜志上。

鉑金作為催化劑（化學反應的觸發物）非常有效，但由于其價格昂貴，在工業規模上沒有得到廣泛使用。大多數涉及鉑金的催化系統的運行也有很高的持續能源成本。通常情況下，鉑金的熔點是1768℃（3215℉）。而當它以固體狀態用于工業用途時，在碳基催化系統中需要有大約10%的鉑金。

不過，在新南威爾士大學（UNSW）悉尼分校和皇家墨爾本理工大學的科學家們發現了一種使用極少量的鉑金來產生強大反應的方法，而且沒有昂貴的能源成本，這種情況可能會在未來發生改變。該團隊，包括ARC激子科學卓越中心和ARC未來低能耗技術卓越中心的成員，將鉑金與液態鎵結合在一起，液態鎵的熔點只有29.8°C，這相當于熱天的室溫。當與鎵結合時，鉑金變得可溶。換句話說，它就會融化，而且不需要點燃功率巨大的工業爐。

對于這種機制，只有在初始階段才需要在高溫下進行處理，即當鉑金溶解在鎵中以形成催化系統時。即使如此，也只是在300°C左右的溫度下工作一兩個小時，遠遠達不到工業規模的化學工程中經常需要的持續高溫。

為了創造一個有效的催化劑，研究人員需要使用低于0.0001的鉑與鎵的比例。而最引人注目的是，事實證明，所產生的系統比其固態對手（需要10%左右的昂貴鉑金才能發揮作用的系統）的效率高1000多倍。

優勢還不止于此，因為它是一個基于液體的系統，它也更可靠。固態催化系統最終會堵塞并停止工作。這在這里不是一個問題。就像一個有內置噴泉的水景，液體機制不斷地自我刷新，在很長一段時間內自我調節其有效性，避免催化系統相當于池塘里的浮渣堆積在表面。