双金属催化剂在工业过程中有着广泛应用。受限于微观结构探测手段缺乏，以往关于双金属催化剂中多金属活性中心的组成和原子排布的研究，多以推测为主。但其排布又是决定催化性能的关键因素，因此揭秘多金属原子如何“排兵布阵”是改善催化剂性能是非常重要的课题。
4月16日，记者从中国科学院山西煤炭化学研究所获悉，该单位何鹏团队联合南开大学、中国科学院青海盐湖所的科研团队，使用固体核磁共振方法，解析了含有一维金属氧链的混合金属有机骨架材料，揭示了镁离子和钴离子在原子尺度上的排列状况，并建立了上述原子尺度结构信息与宏观气体吸附性能之间的联系。相关研究成果在《美国科学院院刊》上发表。
何鹏介绍，传统的有机骨架材料合成过程一般会加入多种金属离子，以期优化金属有机骨架材料性能。同时，研究表明混合金属材料，可展现出比单一金属材料更优异的性能。有学者认为，这种优异性能可能与其中的特殊金属离子排列有关。“因此，揭示在更小尺度上金属离子排列规律，以及其中的结构—性能关系十分有必要。”何鹏说。
为此，研究团队采用先进技术手段，一次探测了上述材料的三个连续金属原子。金属原子的相对位置会影响相邻碳原子的核磁信号，因此通过碳原子对金属序列的响应，团队就能倒推出相邻金属原子的位置。在此条件下，研究团队首次揭秘了双金属材料中金属原子的三维分布。
何鹏表示，通过固体核磁共振方法研究混合金属有机骨架材料的方法，可以获得其他手段所无法获得的原子尺度结构信息，有望为催化位点的理性设计提供依据。沿着这条道路，未来将可能研发出更多工业可用催化剂。
(责任编辑：韩梦晨)
