研究人员在麻省理工学院其他机构已经确定,以前认为是不相关的两个过程,催化和润湿,彼此紧密相关。这种令人惊讶的结果可能有助于确定针对特定应用的新催化剂。
催化和润湿都发生在材料的表面。催化剂用于提高化学反应速率,而润湿过程支持液体在整个表面上的扩散。
该研究发表在《物理化学C杂志》上,主要集中在被称为钙钛矿的氧化物组上,这些氧化物在许多应用中广泛使用,例如燃料电池,电池,水纯化和气体感应。
“真正令人兴奋的是,我们已经能够将水和氧化物在表面上的原子水平相互作用与润湿的宏观测量,无论表面是疏水还是亲水性,并直接与催化特性联系在一起,”W.M. Yang Shao-Horn说麻省理工学院的凯克能源教授和论文的高级作者。
根据机械工程副教授Kripa Varanasi的说法,可以通过确定表面的润湿性来轻松识别材料作为催化剂的适用性,这“在琐碎的角度”。他补充说,由于科学家希望成为润湿性或催化性的专家,因此这为这两个领域的科学家提供了一个合作以更好地理解的框架。瓦拉纳西(Varanasi)的研究主要集中在润湿性上,而肖霍(Shao-Horn)正在研究催化反应。
我们展示了润湿和催化是如何相关的以及电子结构如何在两者之间形成联系。
尽管这两个过程对许多工业过程至关重要,并且在实证研究中具有重大兴趣,但是”在分子层,我们对界面上发生的事情一无所知,Sha-Horn说。“这是向前迈出的一步,提供了分子水平的理解。透明
根据麻省理工学院的研究生兼报纸的首席作家凯尔西·斯托辛格(Kelsey Stoerzinger)的说法,这是“主要是一种实验技术”这导致了新的理解。与大多数研究使用真空仪器研究该表面科学的研究不同,该团队部署了一种能够在室温下和存在不同水平的水蒸气时研究潮湿空气中的反应的欧洲杯线上买球设备。根据使用称为环境压力X射线光电子光谱的系统进行的实验,很明显,与水的反应性对于整个过程很重要。
当水分子分解时,羟基由与氢原子结合的氧原子组成。这些反应性化合物是增加表面润湿特性的主要原因,同时抑制了表面化学反应的催化。因此,研究人员发现疏水/非润湿表面是需要高催化活性的应用的主要要求。
“理想情况下,这种理解有助于我们设计新的催化剂,”Stoerzinger说。她评论说,如果给定的材料“对水的亲和力较低,对催化活性具有较高的亲和力。”
Shao-Horn指出,这是一个初步发现,并且“将这些趋势扩展到更广泛的材料和羟基亲和力范围需要进一步研究。”欧洲杯足球竞彩该团队已经开始在这些领域工作。她说,这项研究“打开我们可能考虑的材料和表面的空间”欧洲杯足球竞彩用于催化和润湿。
研究团队的其他成员包括研究生Wesley Hong,访问科学家Livia Giordano,MIT的Postdocs Yueh-Lin Lee和Gisele Azimi,Ethan Crumlin和Lawrence Berkeley国家实验室的Hendrik Bluhm,以及Oak Ridge National Laboratory的Michael Biegalski。
国家科学基金会和美国能源部欧洲杯线上买球支持这项研究。