孟买塔塔基础研究所的Polshettiwar教授团队开发了一种新型的“在空气中稳定的等离子体还原催化剂”，克服了还原催化剂在空气中常见的不稳定性。该催化剂将铂掺杂的钌团簇与“等离子体黑金”融合在一起。这种黑金可有效收集可见光，并通过等离子体耦合产生大量热点，从而增强其催化性能。
该团队在发布在《自然通讯》杂志上的一篇论文中描述了他们的工作。
这种催化剂的与众不同之处在于其在乙炔的半氢化反应中的卓越性能，乙炔是一种重要的工业过程。在乙烯过量存在的情况下，仅使用可见光照明，无需任何外部加热，催化剂的乙烯产率达到320 mmol g−1h−1具有约90%的选择性。这种效率超过了所有已知的等离子体和传统热催化剂。
令人惊讶的是，只有当空气与反应物一起引入时，这种催化剂才会表现出最佳性能。这种独特的要求导致了至少 100 小时的前所未有的稳定性。研究人员将此归因于反应过程中活性位点的等离子体介导的同时还原和氧化过程。
有限差分时域模拟进一步增强了我们对这种催化剂的理解，与原始 DPC 相比，电场增加了 5 倍。由于RuPt纳米颗粒和DPC之间的近场偶联，这种场增强在激活化学键中起着至关重要的作用。催化剂的有效性还体现在其动力学同位素效应上，在所有温度下，该效应在光照下都比在黑暗中大。
这表明非热效应与反应物的光热活化一起起着重要作用。深入的原位DRIFTS和DFT研究提供了对氧化物表面反应机理的见解，特别是强调了中间体在选择性中的作用。部分氧化的RuPt催化剂表面生成二σ键乙炔，然后通过几个步骤转化生成乙烯。
这项研究标志着一种用于乙炔半氢化的高效、空气稳定和等离子体活化催化剂的首次报道，在各种其他还原反应中具有潜在的应用。这些发现为理解等离子体催化做出了重大贡献，并为开发可持续和节能的催化系统铺平了道路。
