A nemesfémek drágakőszerű nanorészecskéi katalizátorként ragyognak

A fűtött részecskék megváltoztatják az alakjukat és katalitikusan nagyon aktívvá válnak

Az Északnyugati Egyetem kutatócsoportja új módszert dolgozott ki a fém nanorészecskékből nagyon kívánatos katalizátorok előállítására, amelyek többek között jobb üzemanyagcellákhoz vezethetnek. A kutatók azt is felfedezték, hogy a módszer felhasználhatja az elhasznált katalizátorokat, és újrahasznosíthatja őket aktív katalizátorokká.

nanorészecskék

Főleg nemesfémekből készülnek, ezek az áhított katalizátorok drágakövek alakúak. Minden részecskének 24 különböző oldala van, amelyek az atomokat a felszínen olyan módon jelenítik meg, hogy azok katalitikusan aktívabbá váljanak, mint a kereskedelemben kaphatók.

A módszertan alapvető fém prekurzorokat vesz igénybe, és hő és stabilizáló nyomelemek felhasználásával alakjukat gyorsan katalitikusan aktív szerkezetekké alakítja. Az olyan kereskedelmi termékek, mint az üzemanyagcellák - amelyek a tiszta energia fontos forrásai - támaszkodnak ilyen katalizátorokra.

A módszer általános; a tanulmány azt mutatja, hogy öt monometál nanorészecskével és egy kétfémes nanorészecskék könyvtárával működik, amelyek hét különböző fémre terjednek ki, köztük platina, kobalt és nikkel.

"Ezen nemesfémek közül sok felelős a vegyiparban, az olaj- és az üzemanyagcella-iparban alkalmazott legfontosabb kémiai átalakulások katalizálásáért" - mondta Chad A. Mirkin, a Weinbergi Művészeti Főiskola kémia professzora, George B. Rathmann és Sciences, aki a kutatást vezette.

"Nem csak kereskedelemben kívánatos katalizátorokat állíthatunk elő, hanem a használt üzemanyagcellás katalizátorokat a legaktívabb formákba is visszavezethetjük. A katalizátorok az idő múlásával lassan lebomlanak és változnak, így rendkívül értékes, hogy visszanyerhetjük és újraaktiválhatjuk ezeket a drága anyagokból készült katalizátorokat - mondta Mirkin.

A szimulációkat és kísérleteket egyaránt magában foglaló tanulmány szeptember 13-án jelenik meg a Science folyóiratban.

Az új katalizátorokat nagy indexű facet nanorészecske katalizátoroknak nevezik - ez optimális forma a kémiai reakciók felgyorsítására. Mirkin csapata megállapította, hogy a platina katalizátorok 20-szor gyorsabbak voltak, mint a hangyasav-elektrooxidációs reakció kereskedelmi alacsony indexű formája (a platina-tartalom alapján).

"A platina magas indexű formában más és jobb, mint más nanorészecske-formákban" - mondta Chris Wolverton, a tanulmány társszerzője és Jerome B. Cohen anyagtudományi és műszaki professzora a Northwestern McCormick School of Mérnöki.

"A kémia az egész" - tette hozzá Mirkin, aki az Északnyugati Nemzetközi Nanotechnológiai Intézet igazgatója is.

Mirkin multidiszciplináris csapatába Vinayak Dravid, Abraham Harris anyagtudományi és mérnöki professzor is beletartozik a McCormickban.

Az American Chemistry Council szerint a katalízis a világ bruttó hazai termékének több mint 35% -át teszi ki. Az új katalizátorok tömegben és ligandumok használata nélkül is előállíthatók, ami veszélyeztetheti a katalitikus aktivitást. Az a folyamat, amely új katalizátorokat képes létrehozni, és a kiégett katalizátorokat újrahasznosíthatja, gyors és méretezhető.

Mirkin szerint a technológia nem biztos, hogy messze van a kereskedelmi célú felhasználástól. "Ez a fajta technológia készen áll a méretnövelésre és a katalizátor közösség széles körű felhasználására" - mondta.