2008年10月22日
纳米催化剂的第一次瞥见行动可能导致改善污染控制和燃料电池技术。科学家从美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室观察催化剂重组自己应对各种气体周围旋转,像变色龙改变其颜色与周围环境相匹配。
像变色龙,这些rhodium-palladium纳米颗粒(左)和platinum-palladium纳欧洲杯猜球平台米颗粒(右),透射电子显微镜显示,变形随着周围环境的变化。利用这种变化可以帮助简化和指导催化反应。
使用最先进的光谱分析系统在伯克利实验室的先进的光源,团队看,第一次,催化金属纳米颗粒组成的两个改变了成分在不同的反应物。欧洲杯猜球平台直到现在,科学家们不得不依赖快照之前和之后的催化剂反应,永远在。
这个新窗口可以使科学家们能够开发更便宜和更聪明的催化剂调整驱动化学的日常生活,如从污染物反应,清除毒素,饲料氢燃料电池,驱动燃料提纯技术。
它还可以加快发展的催化剂,清除所有的物质反应,除了所需的产品,“绿色化学”的标志,废弃的副产品被最小化。
说:“现在我们可以梦想伽柏Somorjai,一个著名的表面科学和催化专家联合任命与伯克利实验室的材料科学部门,加州大学伯欧洲杯线上买球克利分校化学系。欧洲杯足球竞彩他与Miquel Salmeron进行了研究,一个领域的先驱的光谱学使这项工作。Salmeron还拥有与伯克利实验室材料科学部门共同任命和加州大学伯克利分校材料科学与工程的部门。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
“通过观察催化剂实时变化,我们可以设计智能催化剂最佳变化反应的发展,“Somorjai补充道。
催化剂,加快化学反应的物质,是无处不在的,因为他们是有价值的。他们基本的生产,许多重要的工业化学物质。他们也发挥了很大的作用在环境化学,催化转换器最著名的例子就是,减少有毒排放车辆排气管。
因为他们的重要性,世界各地的研究人员正在努力更好地理解催化剂是如何工作的,以及如何改善。然而,直到现在,纳米催化剂只能观察到的之前和之后的反应。的关键部分——如何变种催化剂在反应仍然猜测的东西。
这是一个巨大的障碍。Somorjai解释说,它就像试图理解别人的生活通过观察这个人作为一个新生的婴儿,然后快进到老。之间所发生的是非常重要的,但也难以破译的通过观察两个不同阶段。
“很难调整催化剂来做你想做的是什么,除非你知道它如何适应反应,“Salmeron补充道。“首次通过我们的工作,我们可以看到在反应过程中,催化剂是什么做的,而不是之前和之后。”
这个新的优势需要Somorjai和Salmeron的综合技能。首先,他们不得不工作在纳米尺度上,这是大多数催化剂操作的规模(一纳米是一米的1000000000)。使用技术在他的实验室里,Somorjai合成纳米粒子组成的共同催化金属。欧洲杯猜球平台一些粒子的铑欧洲杯猜球平台、钯,而其他的铂和钯。
接下来,看看这些双金属催化剂改变反应物的存在,他们变成了世界上为数不多的光谱仪器,使科学家能够研究催化和生物现象在自然环境中,也就是说,几乎正常的压力和在不同的化学物质的存在。
仪器,第一,是由Salmeron和同事和位于先进光源。像所有的光谱分析系统,它通过检测识别元素独特的光谱信号。但与大多数,环境压力下光电子能谱系统的工作原理类似的压力和环境所面临的日常现象,而不需要小心控制的真空。
使用这个系统,科学家们关注,实时的双金属纳米颗粒重组自己当暴露于不同的气体,如氮氧化物、一氧化碳和氢气。欧洲杯猜球平台在一些反应物,铑上升到一个粒子的表面。而在其他反应物的存在,钯上升到表面。
“气体从一个到另一个,我们观察到不同金属隔离催化剂的表面,这是驱动化学反应的催化剂的一部分,“Somorjai说。”,这使得所有的差异确定参与化学反应的催化剂。”
与这些信息,科学家可以开发纳米催化剂和反应物为最有效地产生一个产品,无论是汽油或清洁排放。例如,研究人员可以工程师双金属纳米催化剂的金属表面上升到初始阶段的反应,和一个不同的金属上升到表面后阶段。我们的目标是确保最活跃的金属催化剂表面的正是最需要的时候。通过这种方式,最终产品可以开发尽可能迅速而廉价地。
Somorjai和Salmeron希望接下来观察催化剂在反应改变形状,这可能是同样重要的成分变化的化学反应。
“聪明是趋势,”Salmeron说。“我们学习如何适应催化剂在反应,更好的我们可以设计高效催化反应。”
“Reaction-Driven重组Rh-Pd和Pt-Pd核壳纳米粒子”是10月9日在线发表在科学表达。欧洲杯猜球平台欧洲杯线上买球这项工作是由美国能源部。