Среда 22 января 2025 года

 

Вы здесь:  Главная» Все новости» Наука» Ученые изобрели металл-хамелеон, который действует так же, как и многие другие


Ученые изобрели металл-хамелеон, который действует так же, как и многие другие

Понедельник, 09 Мая 2022 18:42

Группа исследователей энергетики под руководством Университета городов-побратимов Миннесоты изобрела устройство, которое электронным способом преобразует один металл, чтобы он вел себя как другой, для использования в качестве катализатора в химических реакциях. Устройство, названное «каталитический конденсатор», впервые продемонстрировало, что альтернативные материалы, модифицированные электронным способом для придания новых свойств, могут обеспечить более быструю и эффективную химическую обработку.

 

Изобретение открывает двери для новых каталитических технологий с использованием катализаторов из недрагоценных металлов для важных приложений, таких как хранение возобновляемой энергии, производство возобновляемого топлива и производство устойчивых материалов.

 

Исследование опубликовано онлайн в JACS Au, где оно было выбрано в качестве публикации «Выбор редакции». Команда также сотрудничает с Управлением коммерциализации технологий Университета Миннесоты и имеет предварительный патент на устройство.

 

Химическая обработка в прошлом веке опиралась на использование определенных материалов для производства химических веществ и материалов, которые мы используем в повседневной жизни. Многие из этих материалов, такие как рутений, платина, родий и палладий, обладают уникальными электронными поверхностными свойствами. Они могут действовать как металлы, так и оксиды металлов, что делает их критически важными для контроля химических реакций.

 

Широкая публика, вероятно, лучше всего знакома с этой концепцией в связи с ростом краж каталитических нейтрализаторов на автомобилях. Каталитические нейтрализаторы ценны из-за содержания в них родия и палладия. На самом деле палладий может быть дороже золота.

 

Этих дорогих материалов часто не хватает во всем мире, и они стали основным препятствием для развития технологий.

 

Чтобы разработать этот метод настройки каталитических свойств альтернативных материалов, исследователи полагались на свои знания о том, как электроны ведут себя на поверхности. Команда успешно проверила теорию о том, что добавление и удаление электронов к одному материалу может превратить оксид металла в нечто, имитирующее свойства другого.

 

«Атомы на самом деле не хотят изменять свое количество электронов, но мы изобрели устройство каталитического конденсатора, которое позволяет нам регулировать количество электронов на поверхности катализатора», — сказал Пол Дауэнхауэр, научный сотрудник Макартура и профессор химической инженерии. материаловедения в Университете Миннесоты, который руководил исследовательской группой. «Это открывает совершенно новую возможность контролировать химию и заставить изобилие материалов действовать как драгоценные материалы».

 

Устройство каталитического конденсатора использует комбинацию нанометровых пленок для перемещения и стабилизации электронов на поверхности катализатора. Эта конструкция имеет уникальный механизм объединения металлов и оксидов металлов с графеном, чтобы обеспечить быстрый поток электронов с поверхностями, которые можно настроить для химии.

 

«Используя различные тонкопленочные технологии, мы объединили наноразмерную пленку оксида алюминия, изготовленную из дешевого широко распространенного металлического алюминия, с графеном, который мы затем смогли настроить, чтобы он приобрел свойства других материалов», — сказал Циа Минг Онн, исследователь с докторской степенью в Университете Миннесоты, изготовивший и испытавший каталитические конденсаторы. «Существенная возможность настройки каталитических и электронных свойств катализатора превзошла наши ожидания».

 

Конструкция каталитического конденсатора имеет широкое применение в качестве базового устройства для ряда производственных приложений. Эта универсальность обусловлена его нанометровым изготовлением, которое включает графен в качестве вспомогательного компонента активного поверхностного слоя. Способность устройства стабилизировать электроны (или отсутствие электронов, называемых «дырками») регулируется с помощью изменения состава сильно изолирующего внутреннего слоя. Активный слой устройства также может включать в себя любой базовый каталитический материал с дополнительными добавками, которые затем можно настроить для достижения свойств дорогих каталитических материалов.

 

«Мы рассматриваем каталитический конденсатор как платформенную технологию, которую можно внедрить во множество производственных приложений», — сказал Дэн Фрисби, профессор и руководитель факультета химического машиностроения и материаловедения Миннесотского университета и член исследовательской группы. «Основные идеи дизайна и новые компоненты могут быть изменены практически для любой химии, которую мы можем себе представить».

 

Команда планирует продолжить свои исследования каталитических конденсаторов, применяя их к драгоценным металлам для решения некоторых из наиболее важных проблем устойчивого развития и защиты окружающей среды. Уже реализуется несколько параллельных проектов по хранению возобновляемой электроэнергии в виде аммиака, производству ключевых молекул возобновляемого пластика и очистке потоков газообразных отходов.

 
 

 

 

 

Николаева Мария Опубликовано в Наука  
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России сбили 55 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России сбили 55 украинских БПЛА Российские средства противовоздушной обороны (ПВО) за ночь перехватили и уничтожили 55 украинских беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) над 6 регионами РФ, почти половину из них - над Брянской областью. Об этом…
Планы по встрече с Путиным и отмена указов Байдена: первые заявления и решения президента Трампа Планы по встрече с Путиным и отмена указов Байдена: первые заявления и решения президента Трампа Президент США Дональд Трамп, беседуя с журналистами в Белом доме во время подписания указов, допустил, что сможет поговорить с российским лидером Владимиром Путиным очень скоро. Он также заявил о планах…
Марочко: российские военные начали завершающую стадию боев за 100% освобождение ЛНР Марочко: российские военные начали завершающую стадию боев за 100% освобождение ЛНР Российские военнослужащие со взятием 20 января Новоегоровки Луганской Народной Республики начали завершающую стадию боев за полное освобождение региона от подразделений Вооруженных сил Украины (ВСУ). Об этом ТАСС сообщил военный эксперт…
Интернет и СМИ
Читайте также
Ученые объяснили, почему сутки на Земле стали короче Ученые объяснили, почему сутки на Земле стали короче Международная группа исследователей констатирует: привычные 24-часовые сутки на нашей планете заметно сократились. Феномен связывают с изменением частоты резонанса Шумана, то есть, показателя электромагнитных колебаний между поверхностью Земли и ионосферой. В…
Ученые рассчитали объемы выброса метана от взрыва «Северных потоков» Ученые рассчитали объемы выброса метана от взрыва «Северных потоков» Новые расчеты показывают, что из-за подрыва газопровода «Северный поток» в атмосферу оказалось выброшено 465 тысяч тонн метана, это вдвое больше оценок, что специалисты делали ранее. Это самый крупный в истории…
Китайские физики обнаружили необычное квантовое состояние материи Китайские физики обнаружили необычное квантовое состояние материи Физики из Университета науки и технологий Китая сделали важное открытие в области квантовой физики. Как сообщает научный журнал Nature Physics, учёным удалось зафиксировать новое состояние материи – сверхтекучесть встречных потоков.…
Тема дня
Европа встречает новый президентский срок Трампа с мрачными предчувствиями и прогнозами Европа встречает новый президентский срок Трампа с мрачными предчувствиями и прогнозами

Европейские политики, дипломаты и эксперты считают, что с приходом Трампа мир находится на пороге гр...

Фото
Впервые в мире получено потомство из замороженных эмбрионов Впервые в мире получено потомство из замороженных эмбрионов

Об уникальном достижении ученых из Новосибирска сообщила пресс-служба Института цитологии и генетики...

Опрос

Какая вероятность разрешения военного конфликта на Украине в 2025 году?

 

Анекдот дня

Незнание техники безопасности не освобождает от законов физики.

Еще »
Комментарии для сайта Cackle
Мы на одноклассниках
 

 

МЫ ВКОНТАКТЕ

Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-83392 от 07.06.2022, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи,

информационных технологий и массовых коммуникаций. При использовании, полном или частичном цитировании материалов

planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с точкой зрения редакции.

На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии предоставления

информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей сети "Интернет",

находящихся на территории Российской Федерации)".