Вторник 13 мая 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  
Читайте также
Военный вклад академика Лаврентьева: кумулятивные заряды и другие проекты Военный вклад академика Лаврентьева: кумулятивные заряды и другие проекты Академик Михаил Алексеевич Лаврентьев внес неоценимый вклад в укрепление обороноспособности Советского Союза через свои научные исследования и организационную деятельность. Как рассказывает издание «Наука в Сибири», Сибирское отделение РАН изначально создавалось…
В Западной Сибири обнаружены радионуклиды с ядерных испытаний В Западной Сибири обнаружены радионуклиды с ядерных испытаний Учеными из лаборатории геохимии радиоактивных элементов и экогеохимии Института геологии и минералогии СО РАН в южных регионах Западной Сибири выявлены радиоактивные следы. Эксперты связывают их с ядерными испытаниями на Семипалатинском…
В США провели первую фазу испытаний нового мужского контрацептива ADAM В США провели первую фазу испытаний нового мужского контрацептива ADAM Американские учёные завершили первую фазу клинических испытаний инновационного имплантируемого негормонального мужского контрацептива. Как сообщает «РБК Тренды», новый препарат под названием ADAM представляет собой водорастворимый гидрогель, способный эффективно блокировать семявыводящие протоки…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
Богомаз: в Брянской области два жителя пострадали из-за детонации взрывного устройства Богомаз: в Брянской области два жителя пострадали из-за детонации взрывного устройства Дистанционное взрывное устройство Вооруженных сил Украины сдетонировало во время движения гражданского автомобиля на автодороге Суземка - Страчово Брянской области. Мужчина и женщина получили осколочные ранения, сообщил губернатор региона Александр Богомаз…
Хинштейн: при атаке ВСУ на Рыльск пострадали три человека Хинштейн: при атаке ВСУ на Рыльск пострадали три человека ВСУ ударили ракетами по Рыльску Курской области, пострадали три человека. В результате атаки повреждена гостиница, сообщил врио губернатора региона Александр Хинштейн в своем Telegram-канале. "ВСУ нанесли ракетный удар по городу…
Президент Путин подчеркнул важность сохранения памяти об уроках истории Президент Путин подчеркнул важность сохранения памяти об уроках истории Президент РФ Владимир Путин отметил важность сохранения памяти об уроках истории, о мужестве и солидарности предков в борьбе с нацизмом, расизмом и колониализмом. Глава государства направил приветствие участникам и гостям…
Тема дня
Переговоры в Турции станут экзаменом для «коалиции желающих»  Переговоры в Турции станут экзаменом для «коалиции желающих» 

Владимир Путин предложил возобновить в Стамбуле переговоры по Украине. Его инициатива получила позит...

Фото
Коварный паразит убивает человеческие клетки и использует их для маскировки Коварный паразит убивает человеческие клетки и использует их для маскировки

Одноклеточный паразит Entamoeba histolytica ежегодно заражает 50 миллионов человек, убивая около 70 ...

Опрос

Какова, по вашему мнению, вероятность заключения мирного соглашения по украинскому кризису в 2025 году?

 

Анекдот дня

В детстве я мечтала о суперспособностях. Моя мечта сбылась и теперь я чувствую магнитные бури, заморозки и любые капризы природы.

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.

КАК ЗАРАБОТАТЬ НА ИИ ЕСЛИ ТЫ НЕ ПРОГРАММИСТ?
ПРОФЕССИИ, КОТОРЫЕ ВЫМРУТ ЧЕРЕЗ 5 ЛЕТ И ЧТО С ЭТИМ ДЕЛАТЬ?
Интересные материалы
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)".