Вторник 26 августа 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
Названы упражнения, которые заменят снотворное и улучшат сон Названы упражнения, которые заменят снотворное и улучшат сон Издание Daily Mail рассказало: китайские исследователи провели метаанализ данных 22 исследований, которые охватили свыше 1300 человек с бессонницей. Выяснилось, что регулярные занятия йогой давали увеличение продолжительности сна в среднем на…
Ученые обнаружили, что огромные куски морского дна странным образом перевернуты Ученые обнаружили, что огромные куски морского дна странным образом перевернуты Глубоко под волнами Северного моря морское дно ведет себя неожиданным образом. Там ученые обнаружили сотни огромных песчаных холмов, некоторые из которых достигают нескольких километров в поперечнике, которые, согласно пресс-релизу Манчестерского…
Некоторые слои мозга становятся сильнее с возрастом Некоторые слои мозга становятся сильнее с возрастом Можно было бы ожидать, что с возрастом происходит естественная прогрессия дегенерации мозга, но новые исследования показывают, что это может происходить не во всех его областях. Исследование опубликовано в журнале Nature…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России сбили 43 беспилотника МО: за ночь над регионами России сбили 43 беспилотника  Российские средства ПВО за ночь перехватили и уничтожили 43 украинских БПЛА над регионами РФ. Об этом сообщили в Минобороны России. "26 августа с полуночи до 06:10 мск дежурными средствами ПВО…
Орбан: слова Зеленского не останутся без последствий Орбан: слова Зеленского не останутся без последствий  Открытые угрозы в адрес Венгрии со стороны Владимира Зеленского не останутся без последствий. Об этом заявил венгерский премьер-министр Виктор Орбан. "Зеленский открыто угрожал Венгрии. Он признал, что они наносят удары…
СК: в Саратовской области арестованы трое подростков по делу о теракте на железной дороге СК: в Саратовской области арестованы трое подростков по делу о теракте на железной дороге Суд в Саратовской области заключил под стражу трех подростков по делу о теракте на железной дороге. По версии следствия, они подожгли два релейных шкафа и один всепогодный шкаф, сообщает Западное…
Тема дня
Новые реалии на Кавказе и «Дорога Трампа»: Армения на пути к утрате контроля над частью национальной территории Новые реалии на Кавказе и «Дорога Трампа»: Армения на пути к утрате контроля над частью национальной территории

Подписание премьер-министром Армении в Вашингтоне пакета документов – Декларации о намерении заключи...

Фото
Глубоководные черви в гидротермальных источниках борются с ядом с помощью яда Глубоководные черви в гидротермальных источниках борются с ядом с помощью яда

Пока учёные на борту исследовательского судна «Кесюэ» погружали роботизированный подводный аппарат в...

Опрос

Чем закончатся 10 дней, которые дал Трамп для достижения перемирия в украинском конфликте?

 

Анекдот дня

Если тебе когда-нибудь придет в голову мысль, что в твоем возрасте не подобает чего-либо делать, просто напомни себе, что ты никогда уже не будешь таким молодым, как сегодня.

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)".