液态金属催化技术：推动化工业向低碳转型

  本报讯 随着全球对可持续发展和环境保护的关注日益增加，化工行业正面临前所未有的挑战。据估计，化学生产的全部过程消耗逾10%的世界总能源，温室气体排放量占全球总量的10%~15%。为了应对这一挑战，悉尼大学唐俊马博士及其团队研究人员提出了利用液态金属新型催化技术，旨在实现更绿色、更可持续的化学反应，并减少化工行业的碳排放。相关研究成果已发表在《科学（Science）》杂志上。

  这一创新技术的核心在于利用液态金属独特的物理和化学特性，降低化学反应的能量需求。在室温和较高温度下，液态金属或合金能动态重排其表面的原子以响应不同的化学过程，这种能力被研究人员称为“原子智能”。通过这一种机制，液态金属能动态调整其表面活性位点，有效稳定中间体，从而促进反应进行。

  相比于固态金属，液态金属在反应路径上的能量效率更加高，能在较低温度下引发化学反应，而传统方法需要将金属加热至几千摄氏度。与此同时，液态金属可动态调整局部配置，其表面的原子能根据反应物的电荷和结构重新排列，由此产生最适于反应的活性位点。这一特性在多步反应中有及其重要的作用，能大大的提升反应的效率。此外，液态金属催化剂能在其表面生成固态副产物，这些副产物通过简单的机械搅拌就能从催化剂表面移除，从而保持活性位点的可及性，防止催化剂中毒和失效。在生产烯烃和通过烷烃热裂解生成碳中性氢气方面，这一特性特别的重要。液态金属还具有抗积炭性，其表面能持续生成碳质固体，避免了传统催化剂因表面积炭而损失活性。

  虽然液态金属催化剂在实验室条件下展现出巨大的潜力，但其在工业应用中的经济性和大规模生产仍需进一步探索。例如，镓作为液态金属，虽然无毒且熔点低，但其提取和纯化的成本相比来说较高。此外，某些液态金属的应用仍需要在高温条件下进行，这也会增加能源消耗和设备成本。研究人员认为，未来能够最终靠探索低成本的替代金属和共晶合金，并优化反应条件，进一步提升液态金属催化剂的经济性。（燕春晖）