为了寻找这个“对的人”，科学家们一直想了

图1 生物质动力（图片来自网络）

来历：中科院之声

提到动力，人们首要会想到煤炭、石油、天然气等，它们在各行各业中有着无关宏旨的方位。近年来，跟着化石动力的减少和环境污染的增加，寻找可以代替化石动力等一次性动力的新式可再生动力迫在眉睫。

生物质能，这种可再生动力越来越得到科学家们的喜欢。生物质能是运用天然界的植物、粪便以及城乡有机废物转化成的动力。

图2 焚烧农作物秸秆（图片来自网络）

生物质是地球上最丰盛的可再生资源，怎样有用运用这种资源，是科学家们一贯极力探求的问题之一。

以农作物秸秆为例，我国每年发作逾越7亿吨秸秆类生物质，这类本应成为贵重资源的生物质现在除少部分被有用运用外，其他全部被焚烧或经过天然降解而被消耗。季节性焚烧农作物秸秆已成为我国独有的一道“风景线”，生物质资源“找不到对的人”的状况不只构成巨大资源浪费，而且发作的许多二氧化碳及甲烷等温室气体会对环境构成恶劣影响。

因此，生物质资源的有用运用关于改善环境、部分代替化石动力和可持续发展等具有重大意义。

图3 生物质转化进程（图片来自网络）

科学家发现，生物质及其衍生途径分子经过多种催化转化进程，可以转化成燃料和化学品，用来代替化石资源。由于其丰盛的含氧量，生物质衍生途径分子的“选择性加氢”被认为是生物质精细化工出产中运用最广泛的办法之一。

也就是说，有用运用生物质资源的要害，在于找到适合的催化剂，这就相当于给生物质资源寻找一个“对的人”。

 图4 （图片来自网络）

为了寻找这个“对的人”，科学家们一贯想了许多办法。

现在“加氢催化剂”的活性组分首要依赖于贵金属（铂，金，钯，钌等）活性位，但它们的储量低且价格昂贵，严峻约束了其工业化运用。而传统非贵金属纳米催化剂由于描画和标准均一性差、活性位点单一，导致了其在加氢催化进程中的活性、选择性以及稳定性差。

虽然最近依据金属有机结构材料制备低成本、高催化活性的金属-氮-碳结构的催化剂体系得到了研讨者的广泛注重，但是金属有机结构材料的高温直接碳化会导致氮含量和孔隙率下降，影响材料的催化功用。因此，需求构筑适合的纳米结构去坚持材料的催化活性。

图5 金属有机结构材料衍生催化剂体系（图片来自网络）

那么，怎样才华构筑出适合的纳米结构以坚持材料的催化活性呢？

最近，中科院合肥物质科学研讨院固体物理研讨所给出了答案：他们找到了一种适合于生物质加氢的高效非贵金属催化剂，即氮掺杂碳纳米管包裹的钴纳米颗粒催化剂。

由于高温分步热解使得碳纳米管的生长更有序，一同一维碳纳米管结构可有用阻遏碳化进程中钴颗粒的增大和集会，使得钴纳米颗粒被高度均匀的包裹于氮掺杂碳纳米管。

分析标明，所构筑的催化剂存在许多的钴-氮活性位，进而导致非贵金属催化剂在生物质加氢进程中具有“三高”，即高活性、高选择性以及高稳定性，其催化功用抵达甚至逾越现有贵金属催化剂的水平。

图6 催化剂描画及结构表征图

相关研讨为制备具有高效非贵金属基加氢催化材料供应了新的、有用的途径，并为新的加氢活性位的了解供应了必定的基础。研讨效果宣告在国际期刊《先进材料》上（Adv。 Mater。 2019， DOI： 10.1002/adma.201808341）。