堪萨斯大学的科学家和美国能源部布鲁克海文国家实验室已经取得了显著的进展在氢气和氧气分子的分裂矿物燃料纯氢的生产。
见解获得的脉冲辐解实验揭示的综合反应机理至关重要的催化剂使用过程中“水分解。”The collaborative efforts of researchers at KU and Brookhaven bring us closer to achieving the production of pure hydrogen from renewable energy sources. This breakthrough holds the potential to foster a more sustainable future for both our nation and the global community.
作者詹姆斯·布莱克莫尔化学副教授,强调了巨大的难以理解复杂的化学反应等负责生产清洁燃料氢气。他表示,项目的出版标志着高潮,他开始在自己的首年谷。他的开创性研究劳伦斯作为这惊人的突破。
“我们的研究论文揭示辛苦获得的数据通过专门技术,揭示了特定的催化剂用于氢生成的复杂机理,“他解释说。“利用这些专业技术,KU和布鲁克海文国家实验室,使我们全面了解生产氢的过程——从其基本组件;质子和电子。这深入的理解提供了一个完整的制氢机制。”
布莱克莫尔的研究KU担任这个重大突破的基础。进一步研究和推进他的发现,他与布鲁克海文加速器能源研究中心,在那里他获得一系列尖端技术,包括脉冲辐解。值得注意的是,布鲁克海文国家实验室是全国仅有的两个地点配备必要的仪器来进行脉冲辐解实验。这种合作可以更全面的研究和探索促进知识在这个领域的发展。
“实现全面了解整个催化循环是罕见的,”说德米特里Polyansky,论文的合著者在布鲁克海文国家实验室的化学家。“这些反应涉及到很多复杂的步骤,其中一些发生迅速和直接挑战的观察。因此,实现一个完整的理解如此复杂的过程是一个重大成就。”
布莱克莫尔和他的团队实现这个突破通过调查建立在一个pentamethylcyclopentadienyl铑催化剂复杂,通常缩写为(CpRh)。他们的主要重点是Cp(发音c p -“明星”)配体与稀有金属铑。这个选择是出于之前的研究表明,这种组合会适合他们的调查。
布莱克莫尔表示,“我们选择铑系统被证明是高度适用于脉冲辐解实验。被广泛认可的Cp *配体,有机金属化学家和化学家从不同的背景,广泛用来支持大量的催化剂和可以稳定各种物种参与催化循环。一个至关重要的发现提出了我们的论文提供了新的观点所发挥的重要作用Cp *配体的化学结构中氢进化。它揭示了亲密Cp *配体参与这个重要的催化过程。”
但布莱克莫尔强调这些发现可能导致生产清洁的氢以外的其他改进的化学过程。
布莱克莫尔强调他们的研究的意义,说,“通过我们的研究,我们的目标是证明化学家的反应常用的配体,可以启用的Cp *。这种非常规的反应不仅与氢相关的应用程序,但更广泛的影响。Cp *是广泛存在于各种催化剂,化学家们通常属性催化金属组件的至关重要的作用。然而,我们发现这种传统观念挑战。我们展示,Cp *可以发挥关键作用在分子组装组件和促进形成所需的产品。这凸显了更广泛的潜在的和多功能性的Cp *超越传统的仅仅依靠金属对催化剂的看法。”
布莱克莫尔本文表达了他的愿望作为起点加强其他催化剂和系统,利用Cp *配体。的突破,由美国国家科学基金会和能源部科学办公室,拥有潜在的更广泛的应用于化学工业。欧洲杯线上买球布莱克莫尔的努力涉及利用类似的技术用于这项研究探索创新的方法回收核燃料和管理锕系元素的物种。这说明他们的研究及其意义的扩大范围为推进化学科学技术的各个方面。欧洲杯线上买球
KU本科和研究生的学生也参与了研究,支撑了突破。
布莱克莫尔强调这个项目的意义作为一个有价值的训练学生的平台。韦德亨特,第一作者和一个研究生,已经先进到阿贡国家实验室的博士后。Yun彭,第二作者,另一个研究生,发起布鲁克海文国家实验室的合作。都成功地完成了自己的博士研究。另外,本科生项目做出了宝贵的贡献在过去的几年中,提供新的复合物和见解,起到了至关重要的作用在塑造的叙述。学生的参与各种学术水平强调协作和教育的研究努力。
“总的来说,我认为一个成功的项目,是一个真正的团队的努力。”
来源:https://ku.edu/