中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的李微雪教授團(tuán)隊(duì)近期在多相催化科學(xué)領(lǐng)域取得了一項(xiàng)引人矚目的成就，其研究成果已在國際權(quán)威期刊《科學(xué)》上發(fā)表。這一突破性的發(fā)現(xiàn)，聚焦于負(fù)載型金屬催化劑中的“金屬-載體相互作用”機(jī)制，為長達(dá)半個(gè)世紀(jì)的難題提供了全新的解答。
據(jù)悉，自2017年起，李微雪及其團(tuán)隊(duì)投入了大量精力，歷經(jīng)八年時(shí)間，精心收集了涉及25種金屬與27種氧化物的詳實(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，他們巧妙地運(yùn)用了可解釋性人工智能技術(shù)，構(gòu)建了一個(gè)龐大的候選空間，該空間包含了驚人的300億個(gè)表達(dá)式。這一創(chuàng)新性方法，為深入研究金屬-載體相互作用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
借助這一強(qiáng)大的工具，研究團(tuán)隊(duì)成功建立了金屬-載體相互作用的數(shù)學(xué)模型。該模型不僅能夠“復(fù)原”缺失的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，還能夠量化金屬-氧和金屬-金屬之間的相互作用，進(jìn)而精準(zhǔn)地解耦出對(duì)金屬-載體相互作用（MSI）產(chǎn)生貢獻(xiàn)的關(guān)鍵因素。這一過程中，他們首次揭示了兩個(gè)至關(guān)重要的物理量——“金屬-氧相互作用”與“金屬-金屬相互作用”，它們共同影響著金屬-載體相互作用的本質(zhì)。
李微雪團(tuán)隊(duì)的這一發(fā)現(xiàn)，為科學(xué)界理解金屬-載體相互作用提供了全新的視角。他們提出的“強(qiáng)金屬-金屬作用”原理性判據(jù)，有效地解釋了當(dāng)前在這類體系中觀測(cè)到的幾乎所有包覆現(xiàn)象。這一理論成果不僅具有深遠(yuǎn)的學(xué)術(shù)價(jià)值，更對(duì)高效負(fù)載型催化劑的理性設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。
該研究成果得到了中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授李亞棟的高度評(píng)價(jià)。李亞棟教授認(rèn)為，這一成果在催化劑的設(shè)計(jì)與優(yōu)化領(lǐng)域具有極高的應(yīng)用價(jià)值，有望推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新。
已有多個(gè)實(shí)驗(yàn)課題組基于李微雪團(tuán)隊(duì)的理論成果，成功合成了新的催化材料體系。這些新型催化材料在催化反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，進(jìn)一步驗(yàn)證了該理論的正確性和實(shí)用性。目前，后續(xù)新催化反應(yīng)的研究工作正在緊鑼密鼓地推進(jìn)中，有望在未來取得更多突破性進(jìn)展。
通過分子動(dòng)力學(xué)的深入分析，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步揭示了氧化物包裹金屬催化劑的微觀機(jī)制。他們發(fā)現(xiàn)，金屬-金屬相互作用在決定包覆界面結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)方面起著決定性作用。這一發(fā)現(xiàn)不僅深化了我們對(duì)金屬-載體相互作用的理解，也為未來催化劑的設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供了新的思路和方法。
