2005年3月16日
化学工程师普渡大学已经有了一项发现，可能有助于改进一项有希望的低污染能源技术，该技术燃烧天然气的方式比传统方法更清洁。
这一发现围绕着这样一个事实:催化剂和其他对工业至关重要的材料具有复杂的晶体结构，有许多面或面。欧洲杯足球竞彩不同的催化面有时会比其他的提供更高的性能，因此工业试图制备包含大量更高性能的催化面的材料。欧洲杯足球竞彩
然而，普渡大学的研究人员已经确定，贵金属钯——清洁能源技术中使用的催化剂——被称为催化燃烧——无论暴露在哪个方面，其表现都是一样的。
普渡大学化学工程副教授法比奥·里贝罗(Fabio Ribeiro)说:“钯是催化燃烧天然气中含有的甲烷的最佳金属。”“在这个反应中，周期表中没有其他元素比钯更好了。”
为了发电，天然气在一个类似喷气发动机的涡轮中燃烧，涡轮带动发电机。在商业发电中广泛使用的传统方法是用火焰燃烧天然气。研究人员正试图消除火焰，用一种催化剂来替代它，这种催化剂可以在更低的温度下燃烧甲烷，从而减少产生烟雾的氮氧化物污染。催化燃烧技术是一种很有前途的未来能源，因为它产生更少的污染而不损失效率，但工业仍在努力寻找更高性能的催化剂来改善这一过程。
这些研究结果的详细内容发表在今天(3月15日星期二)在圣地亚哥举行的美国化学学会会议上。这篇论文是里贝罗写的;美国马萨诸塞州伍斯特理工学院(Worcester Polytechnic Institute)研究员韩金毅(Jinyi Han);普渡大学博士后朱光辉;以及爱尔兰利默里克大学(University of Limerick)的研究员德米特里·y·泽姆利亚诺夫(Dmitri Y. Zemlianov)。
催化剂对于许多生产过程和日常应用都至关重要，比如汽车的催化转换器。工业制造的微小催化剂簇直径只有几纳米，或一米的十亿分之一，包含许多面。然后，这些簇被涂在一种海绵状的多孔“支撑材料”上。
Ribeiro说:“由于支撑材料是多孔的，它比光滑材料有更大的总表面积，这使得增加单位体积催化剂的数量和提高性能成为可能。”
提高性能的另一种方法是找出哪些方面工作得最好。催化剂的组成在各个方面都是相同的，但原子的排列方式是不同的，就像一堆橘子可以以许多不同的方式排列一样。
里贝罗说:“有些堆是方形的，有些是六边形的，还有一些堆的槽或间距不同。”“我们想知道的是，表面上的安排是否会产生影响。如果工业研究人员想要制备催化剂，他们想知道使用小颗粒、大颗粒、表面有一定形状的颗粒等是否重要。欧洲杯猜球平台假设我发现，对于某个特定的反应，其中一个方面比其他所有方面都要好得多——也许比其他方面好一千倍?在某些情况下是这样的。然后我就可以告诉制作这种催化剂的人，只有这一方面才是重要的。”
如果已知某个方面的性能优于其他方面，那么业界就会准备包含大量这些方面的集群。
然而，找到最好的方面是困难的，因为商业催化剂簇包含许多不同方面的复杂组合。
里贝罗说:“从一个地方到另一个地方，这些星系团中的每一个都可能是非常不同的，或者是不一致的，这使得我们很难找出单独的方面。”“就像有一百万人同时尖叫。你分不清两个人的声音。
“通过研究这些不均匀的粒子，很难准确地了解催化剂是如何工作的。欧洲杯猜球平台您所能做的只是将所有不同方面结合起来获得平均性能。但我们想准确地了解每个独立的方面是如何表现的。”
工程师们使用一个大的单晶体，用特殊的设备以合适的角度切割它，然后把它的表面抛光成镜面，制造出直径约1厘米的碎片，只暴露出特定的原子结构。2020欧洲杯下注官网
“我现在可以简化这个问题，每次只研究一个方面的反应。”
样品必须在超高真空(地球正常大气压的百万分之一)下制备，这样它们就不会受到杂质的污染。清洗后，样品被转移到一个室，在那里可以在常规压力下研究化学反应。
为了确定催化剂的工作效果，工程师需要精确地复制催化剂使用的相同条件。
Ribeiro说:“你必须重现真实催化剂看到的相同温度和相同浓度，这样你才能在完全相同的条件下测量反应速率。”“然后我们可以测量速率，然后说，‘这是你能从催化剂中得到的最大速率。’所以我们告诉业界，这是某种催化剂的基准。”
普渡大学的研究人员使用这种方法研究了甲烷在钯催化剂上的氧化，钯催化剂是天然气催化燃烧的关键反应。
“我们在这里要说的是，在这种情况下，无论你暴露在什么表面，无论粒子的大小或类似的东西，速率总是相同的。欧洲杯猜球平台所以不要把你的时间花在做某种形状的东西上，因为这无关紧要。
“如果研究人员想要超出钯目前可能的速度，他们需要找到一种完全不同的催化剂。”
这项研究得到了美国能源部的资助，里贝罗的实验室与普渡大学探索公园的伯克纳米技术中心有联系，该中心是普渡大学跨学科研究的中心。该研究正在进行中，由普渡大学最近成立的催化剂设计中心提供支持。
http://www.purdue.edu/