中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所所長(zhǎng)、 首席科學(xué)家和中科院外籍院士王中林團(tuán)隊(duì)提出了全新的催化機(jī)制“接觸電致催化”。 該機(jī)制利用材料間接觸起電（摩擦起電） 引起的電子轉(zhuǎn)移作為催化反應(yīng)的核心， 促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行， 將推動(dòng)化學(xué)、 能源等工業(yè)朝著低碳化發(fā)展。 相關(guān)研究成果近日發(fā)表于《自然-通訊》 上。

閃電、 玻璃棒摩擦后吸紙屑……這些現(xiàn)象在科學(xué)上被稱(chēng)為“接觸起電效應(yīng)”， 這是由于不同的物體在接觸之后表面誘導(dǎo)產(chǎn)生極化電荷所致。 近年來(lái)， 王中林團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)接觸起電中存在電子轉(zhuǎn)移的貢獻(xiàn)， 甚至在部分情形下電子轉(zhuǎn)移是接觸起電的主要機(jī)制。

回顧催化劑的工作原理， 其核心是通過(guò)生成活性中間體等方式降低反應(yīng)活化能， 促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行。 那么， 是否存在除金屬基催化劑、 酶和有機(jī)小分子之外的第四種催化劑呢？ 王中林介紹， 既然電子轉(zhuǎn)移存在于接觸起電過(guò)程中， 同時(shí)電子轉(zhuǎn)移又可以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行， 那么， 利用接觸起電過(guò)程中的電子轉(zhuǎn)移直接催化化學(xué)反應(yīng)就存在可能。

王中林與中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所的研究員唐偉利用超聲空化作用在顆粒表面引入接觸起電過(guò)程， 發(fā)現(xiàn)即使所用的顆粒為具有高度化學(xué)惰性的全氟乙烯丙烯共聚物（FEP） 也能實(shí)現(xiàn)甲基橙污水的降解， 且反應(yīng)前后所用的顆?；瘜W(xué)成分不變， 這初步表明了接觸電致催化的可能性。

為了深入地理解上述現(xiàn)象， 研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)。 基于實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果與FEP 的理化性質(zhì)，團(tuán)隊(duì)提出了全新催化機(jī)制——接觸電致催化， 即利用接觸起電過(guò)程中的電子轉(zhuǎn)移直接催化化學(xué)反應(yīng)。

不同于電催化或光催化， 接觸電致催化非?！氨憷?， 只要材料能夠接觸起電就可能實(shí)現(xiàn)催化反應(yīng)， 因此， 這極大地拓寬了催化劑的遴選范圍， 提供了更為豐富的催化體系設(shè)計(jì)可能。 此外， 相比于紫外光照、 電能輸入等方式?jīng)Q定局部反應(yīng)效果， 接觸電致催化的反應(yīng)范圍更加全域化， 具有規(guī)?；瘧?yīng)用前景。

接觸電致催化反應(yīng)更加“綠色”， 這得益于接觸電致催化對(duì)催化劑的選擇幾乎無(wú)限制， 因此可以選用大量環(huán)境友好的材料進(jìn)行催化， 并且這些催化劑與底物能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)高效分離， 避免了對(duì)環(huán)境的二次污染。 這些催化劑還能夠反復(fù)回收使用。

接觸起電效應(yīng)廣泛地存在于各類(lèi)材料間， 因此， 接觸電致催化將引領(lǐng)前沿催化研究， 為碳中和、 新能源等一系列國(guó)家戰(zhàn)略和國(guó)計(jì)民生問(wèn)題的解決提供新原理和新思路。