«Каталитический конденсатор» позволяет дешевым металлам вести себя как редкие и дорогие

523

Многие важные химические реакции требуют редких и дорогих металлов в качестве катализаторов. Теперь ученые разработали устройство, которое активно настраивает обычный «старый добрый» алюминий, чтобы он вел себя как другие металлы.

Платина, палладий, родий и другие являются ключевыми движущими силами реакций, используемых для производства материалов и химикатов во многих отраслях промышленности.

Проблема, конечно, в том, что эти трудно достать, и поэтому они могут быть очень дорогими, что увеличивает стоимость производственного оборудования и процессов, а также конечных продуктов.

Новое исследование, проведенное Университетом Миннесоты, показало, что, добавляя или удаляя электроны, обычные дешевые материалы можно настроить так, чтобы они обладали некоторыми полезными поверхностными свойствами дорогих каталитических металлов.

Новое устройство, называемое каталитическим конденсатором, может сделать именно это.

«Атомы на самом деле не хотят менять количество электронов, но мы изобрели устройство каталитического конденсатора, которое позволяет нам регулировать количество электронов на поверхности катализатора», — сказал Пол Дауэнхауэр, ведущий автор исследования.

«Это открывает совершенно новую возможность контролировать химию и заставить обычные материалы действовать как редкие».

Чтобы регулировать количество электронов в материале, каталитический конденсатор состоит из ряда тонких пленок, расположенных стопкой.

Верх представляет собой слой оксида алюминия толщиной 4 нанометра, который расположен на слое графена, под ним находится изолятор, а внизу — проводник. Когда к слоям графена и проводника прикладывается напряжение, в оксиде алюминия индуцируется заряд.

Это изменяет его поверхностные свойства, позволяя ему действовать как катализатор намного выше его уровня полезности.

Конкретный катализатор, на который может действовать оксид алюминия, можно настроить, настроив прикладываемое напряжение, состав изолирующего слоя или включив различные добавки в активный слой.

Исследователи говорят, что варианты этих устройств могут быть использованы в разных отраслях промышленности для выполнения различных реакций по мере необходимости.

«Мы рассматриваем каталитический конденсатор как платформу, которую можно внедрить во множество производственных приложений», — сказал Дэн Фрисби, автор исследования. «Основные идеи конструкции и новые компоненты могут быть изменены практически для любой химии, которую мы можем себе представить».

Исследование было опубликовано в журнале JACS Au.

Смотрите также:
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии