Пятница 20 марта 2026 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  
Читайте также
Анализ древней ДНК меняет историю ранних миграций в Тихом океане Анализ древней ДНК меняет историю ранних миграций в Тихом океане Для биологов и археологов, изучающих заселение западной части Тихого океана, отдаленный архипелаг Палау долгое время представлял собой сложную загадку. Примерно 3200 лет назад мореплаватели Юго-Восточной Азии, известные как лапита, продвинулись…
Ученые придумали удивительное применение отходам арахисовой скорлупы Ученые придумали удивительное применение отходам арахисовой скорлупы В результате мирового производства арахиса ежегодно образуется более 10 миллионов тонн отходов в виде выброшенной скорлупы, но теперь ученые открыли метод превращения этой биомассы в углеродные материалы, подобные графену. Результаты…
Скорлупа фундука переписывает доисторическую историю Корнуолла Скорлупа фундука переписывает доисторическую историю Корнуолла Обугленные скорлупки фундука, обнаруженные на археологическом участке в Корнуолле, отодвинули дату наступления неолита в регионе как минимум на столетие. Новые данные радиоуглеродного датирования с холма Трегуннел, недалеко от Ньюквея, указывают…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России уничтожили 138 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России уничтожили 138 украинских БПЛА Средства ПВО в течение прошедшей ночи уничтожили 138 украинских БПЛА над российскими регионами, а также Азовским и Черным морями. Об этом сообщили в Минобороны России. Мужчина погиб в результате атаки…
Хинштейн: ВСУ за сутки 33 раза обстреляли из артиллерии районы Курской области  Хинштейн: ВСУ за сутки 33 раза обстреляли из артиллерии районы Курской области  Военнослужащие Вооруженных сил Украины 33 раза при помощи артиллерии атаковали отселенные районы Курской области за прошедшие сутки. Об этом сообщил губернатор региона Александр Хинштейн. "Всего в период с 09:00 [мск]…
Песков: трехсторонние переговоры по Украине поставлены на паузу Песков: трехсторонние переговоры по Украине поставлены на паузу Работа трехсторонней рабочей группы по вопросам безопасности с участием РФ, США и Украины на паузе, сообщил пресс-секретарь президента РФ Дмитрий Песков. "Трехсторонняя группа — на паузе", - сказал Песков "Известиям".…
Тема дня
Стубб предложил Трампу разменять Ормузский пролив на Украину Стубб предложил Трампу разменять Ормузский пролив на Украину

Европа ответила на предложение Дональда Трампа о присоединении к защите Ормузского пролива. Президен...

Фото
Эксперименты развеяли миф о способности мозга к многозадачности Эксперименты развеяли миф о способности мозга к многозадачности

Одним из наиболее устойчивых мифов о работе мозга является его способность выполнять два дела одновр...

Опрос

Как долго продлится операция США против Ирана?

 

Анекдот дня

Когда вам покажется, что вы не справитесь, вспомните, что вы из поколения, которое писало сочинения на три страницы. Из головы! Ручкой на большой перемене!

Еще »

Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.

Интересные материалы
МЫ ВКОНТАКТЕ

Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. 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)".