Gerų kaimynų svarba katalizėje

Kaimynystės bendradarbiavimas siekiant katalizės. Pirma, kai kurios varinės nanodalelės išskiriamos dujomis užpildytame nanovamzdelyje. Mokslininkai naudodami šviesą matuoja, kaip deguonis ir anglies monoksidas veikia vienas kitą, juos paverčiant anglies dvideginiu. Ilgalaikis tyrimo tikslas yra rasti efektyviai išteklius naudojančią „kaimynystės partnerystę“, kuri leistų kuo daugiau dalelių vienu metu būti kataliziškai aktyvia. Autorius: Davidas Albinssonas / Chalmerso technologijos universitetas

Ar kaimynai jus veikia? Katalizatoriuose taip pat yra nanodalelių. Nauji Chalmerso tyrimai, paskelbti žurnaluose Mokslo pažanga ir Gamtos komunikacijos, nustato, kaip netoliese esančios nanodalelės veikia katalizatoriuje.

“Ilgalaikis tyrimo tikslas yra žinoti, kaip identifikuoti” super daleles “, kurios padėtų ateityje katalizatorius padaryti efektyvesnius. Norėdami geriau naudoti išteklius nei šiandien, norime, kad kuo daugiau dalelių aktyviai dalyvautų katalizės reakcijoje vienu metu”, – sakė Christophas Langhammeris. Chalmerso technologijos universitetas.

Christophas Langhammeris

“Tai, ką mes dabar parodėme, yra tai, kad reakcijos metu dalelės oksidacijos būseną gali dinamiškai paveikti arčiausiai jos esantys žmonės. Taigi tikimės, kad pagaliau galime sutaupyti resursų, naudodamiesi optimizuotu kaimynų bendradarbiavimu katalizatoriuje”, – sako Chalmerso fizikos profesorius Christophas Langhammeris. Autorius: Henrikas Sandsjö / Chalmerso technologijos universitetas

Įsivaizduokite, kad tualeto terasą valyti susirinko didelis būrys kaimynų. Jie pradeda savo darbą, kiekvienas prisidedant prie komandos pastangų. Vienintelė problema yra ta, kad ne visi jie yra vienodai aktyvūs. Kol vieni dirba sunkiai ir efektyviai, kiti vaikšto, šnekučiuojasi ir geria kavą. Jei pažvelgtumėte į galutinį rezultatą, būtų sunku žinoti, kas dirbo labiausiai ir kas labiausiai atsipalaidavo. Norėdami tai nustatyti, turėtumėte stebėti kiekvieną asmenį visą dieną. Tas pats pasakytina apie metalinių nanodalelių aktyvumą katalizatoriuje.

Galimybė ištirti, ką ir kada daro dalelės

Kelios katalizatoriaus dalelės turi įtakos reakcijų mastui. Kai kurios minios dalelės yra veiksmingos, o kitos – neaktyvios. Bet dalelės linkusios pasislėpti skirtingose ​​„porose“, pavyzdžiui, kempinėlėje, todėl jas sunku ištirti.

Norėdami pamatyti, kas iš tikrųjų vyksta katalizės poroje, tyrėjai iš Chalmerso technologijos universiteto išskyrė kai kurias vario daleles permatomame stiklo nanovamzdelyje. Kai jie susiburia į mažą vamzdelį, pilną dujų, galima ištirti, ką ir kada dalelės veikia realiomis sąlygomis.

Vamzdyje vyksta tai, kad dalelės liečiasi su deguonies ir anglies monoksido dujų mišiniu. Šioms medžiagoms reaguojant tarpusavyje ant vario dalelių paviršiaus, susidaro anglies dioksidas. Tai ta pati reakcija, kuri vyksta išgryninus išmetamąsias dujas automobilio katalizatoriuje, išskyrus tai, kad vietoj vario nuodingam anglies monoksidui tirpinti naudojamos platinos, paladžio ir rodžio dalelės. Tačiau šie metalai yra brangūs ir nedaug, todėl mokslininkai ieško efektyvesnių išteklių alternatyvų.

Deividas Albinssonas

„Varis gali būti įdomus oksiduojančio anglies monoksido kandidatas. Iššūkis yra tas, kad varis yra linkęs pats keistis reakcijos metu, ir mes turime sugebėti išmatuoti, kokia oksidacijos būsena yra vario dalelė, kai ji aktyviausia katalizatoriuje. Mūsų nanoreaktorius, imituojantis poras tikrame katalizatoriuje, dabar bus įmanoma “, – sakė Davidas Albinssonas, Chalmerso fizikos katedros mokslų daktaras ir pirmasis dviejų naujausių mokslo straipsnių„ Science Advances and Nature Communications “autorius. Autorius: Helén Rosenfeldt / Chalmerso technologijos universitetas

„Varis gali būti įdomus oksiduojančio anglies monoksido kandidatas. Iššūkis yra tas, kad varis yra linkęs pats keistis reakcijos metu, ir mes turime sugebėti išmatuoti, kokia oksidacijos būsena yra vario dalelė, kai ji aktyviausia katalizatoriuje. Mūsų nanoreaktorius, imituojantis porą tikrojo katalizatoriaus viduje, dabar tai bus įmanoma “, – sako Davidas Albinssonas, Chalmerso fizikos katedros mokslų daktaras ir pirmasis neseniai paskelbtų mokslinių straipsnių žurnale„ Science Advances and Nature Communications “autorius.

Išteklių optimizavimas gali sutaupyti išteklių

Kiekvienas, pamatęs seną varinį stogą ar statulą, pastebės, kaip rausvai ruda netrukus tampa žalia po sąlyčio su oru ir teršalais. Panašiai atsitinka ir su vario dalelėmis katalizatoriuose. Štai kodėl svarbu efektyviai dirbti kartu.

“Tai, ką mes dabar parodėme, yra tai, kad reakcijos metu dalelės oksidacijos būseną gali dinamiškai paveikti arčiausiai jos esantys žmonės. Taigi tikimės, kad pagaliau galime sutaupyti resursų, naudodamiesi optimizuotu kaimynų bendradarbiavimu katalizatoriuje”, – sako Chalmerso fizikos profesorius Christophas Langhammeris.

Nuorodos:

„Vario katalizė operando sąlygomis – skirtumas tarp atskirų nanodalelių tyrimų ir katalizatorių lovų vidurkio“, autorius Davidas Albinssonas, Astrida Boje, Sara Nilsson, Christopheris Tiburskis, Andersas Hellmanas, Henrikas Strömas ir Christophas Langhammeris 2020 m. Rugsėjo 24 d. Gamtos komunikacijos.
DOI: 10.1038 / s41467-020-18623-1

„Vienos dalelės aktyvumo dinamikos aptikimas materialiame porų modelių katalizatoriuje“, Davidas Albinssonas, Stephanas Bartlingas, Sara Nilsson, Henrikas Strömas, Joachimas Fritzsche ir Christophas Langhammeris, 2020 m. Birželio 19 d. Mokslo pažanga.
DOI: 10.1126 / sciadv.aba7678

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Stalo pusbrolis gali padaryti įkraunamas baterijas greitesnes ir saugesnes

Neutronų sklaida buvo naudojama tiriant netaisyklingą akmens druską, kuri gali būti naudojama kuriant saugesnius, greitesnius akumuliatorių įkrovimo anodus. Paskola: ORNL / ill il...

Naudojant cheminį perdirbimą, kad būtų išvengta milijonų tonų atliekų

Kasmet sąvartynuose išverdama 3,5 milijono tonų sauskelnių. Šių vystyklų viduje esanti superabsorbuojanti medžiaga yra sudaryta iš polimerų matricos, kuri plečiasi po drėgmės. Polimerai yra...

Čempiono tamsioji skylė atstūmė Flerą nuo mūsų, tačiau jo didžiulė galia nukreipia atgal į mūsų vadovą

Beveik palaipsniui matomas šokiruojantis dujų diskas aplink juodąją skylę įgauna dvipusę išvaizdą. Pernelyg didelė juoda gravitacija keičia šviesos kelius iš skirtingų disko dalių...

Naujasis FORCE modelis aiškiai numato, kaip audros ir pakilęs jūros lygis paveiks pakrantes.

Perranporto paplūdimys Šiaurės Kornvalyje (JK) buvo paveiktas stiprių audrų ir kylančio jūros lygio. Kreditas: Plimuto universitetas Viso pasaulio pakrančių bendruomenės vis dažniau susiduria su...

Kaip ūdrų raumenys įgalina šaltą vandens gyvenimą

Ūdra plaukioja vandens paviršiumi. Kreditas: Tray Wright / Teksaso A&M universitetas (vaizdas gautas pagal USFWS leidimą Nr. Marine-Mammal Nr. MA-043219 R. Davisui) ...

Newsletter

Subscribe to stay updated.