Неприятна истина е, че много важни химични реакции изискват редки и скъпи метали като катализатори. Но сега учените са разработили устройство, което активно настройва обикновен стар алуминий, за да го накара да се държи като други метали в движение.
Платината, паладий, родий и други метали са ключови двигатели на реакциите, използвани за производството на материали и химикали в много индустрии. Проблемът, разбира се, е, че тези метали са трудни за намиране и като такива могат да станат много скъпи, което повишава разходите за производствено оборудване и процеси, както и за крайните продукти.
Ново изследване, ръководено от Университета на Минесота, установи, че чрез добавяне или премахване на електрони, обикновените, евтини материали могат да бъдат настроени да имат някои от полезните свойства на повърхността на скъпите каталитични метали. Ново устройство, наречено каталитичен кондензатор, може да направи точно това.
„Атомите наистина не искат да променят броя на електроните си, но ние изобретихме каталитичния кондензатор, който ни позволява да настроим броя на електроните на повърхността на катализатора“, каза Пол Дауенхауер, водещ изследовател на изследването. „Това отваря изцяло нова възможност за контролиране на химията и карането на изобилни материали да действат като скъпоценни материали.
За да регулира броя на електроните в материала, каталитичният кондензатор се състои от серия от тънки филми, подредени в купчина. Горната част е слой от алуминиев оксид (алуминиев оксид) с дебелина 4 нанометра, който седи върху слой графен, с изолатор под него и проводник на дъното. Когато се приложи напрежение към слоевете графен и проводник, в алуминиевия оксид се индуцира заряд. Това променя свойствата на повърхността му, което му позволява да действа като катализатор много над своя клас на заплащане.
Специфичният катализатор, на който може да действа алуминиевият триоксид, може да бъде настроен чрез настройка на приложеното напрежение, състава на изолационния слой или включване на различни добавки в активния слой. Изследователите казват, че вариантите на тези устройства могат да се използват в редица индустрии, за да се извършват различни реакции, ако е необходимо.
„Ние разглеждаме каталитичния кондензатор като платформена технология, която може да бъде внедрена в множество производствени приложения“, каза Дан Фрисби, автор на изследването. „Прозренията за основния дизайн и новите компоненти могат да бъдат модифицирани към почти всяка химия, която можем да си представим.“
Изследването е публикувано в списанието JACS Au.
Източник: Университет на Минесота
Публикациите се превеждат автоматично с google translate
