Воскресенье 12 октября 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
Извержение, сформировавшее Эгейский мир, произошло до правления фараона Яхмоса Извержение, сформировавшее Эгейский мир, произошло до правления фараона Яхмоса Новаторское радиоуглеродное исследование датирует ключевые египетские объекты и показывает, что катастрофическое минойское извержение вулкана Фера произошло до правления фараона, объединившего Египет, опровергая известную теорию, связывающую его со «Стелой Бури». Исследование,…
Найден способ остановить быструю потерю мышц в старости Найден способ остановить быструю потерю мышц в старости Научной группой из специалистов Сибирского государственного медицинского университета (СибГМУ) в составе международной команды начата реализация масштабного проекта по исследованию механизмов возрастных изменений мышечной ткани. О проекте рассказали РИА Новости со…
Какой продукт усиливает кровоток в мозге, рассказали учёные Какой продукт усиливает кровоток в мозге, рассказали учёные Новое исследование международной команды ученых показало, что сок из черной смородины улучшает приток крови к лобным долям мозга, причём, и в состоянии покоя, и при умственном напряжении. Работу опубликовали на…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России уничтожили 42 украинских БПЛА МО: за ночь над регионами России уничтожили 42 украинских БПЛА Российские средства ПВО за ночь уничтожили и перехватили 42 украинских БПЛА над регионами РФ. Об этом сообщили в Минобороны России. В ведомстве уточнили, что в течение прошедшей ночи в период…
На Украине Пушкина признали пропагандой «российского империализма» На Украине Пушкина признали пропагандой «российского империализма» Русского поэта Александра Пушкина и все связанные с ним объекты культурного наследия и географические названия признали на Украине пропагандой "российского империализма". Это следует из материалов украинского Института национальной памяти, с…
Трамп: США 1 ноября введут 100% пошлины на товары из Китая Трамп: США 1 ноября введут 100% пошлины на товары из Китая Президент США Дональд Трамп заявил, что Вашингтон с 1 ноября или ранее увеличит на 100% размер таможенных пошлин в отношении Китая, а также введет меры экспортного контроля. Соответствующую публикацию он…
Тема дня
Почему Германия терпит унижение от Польши Почему Германия терпит унижение от Польши

Польша в очередной раз унижает Германию, открыто заявляя, что не выдаст ФРГ обвиняемого в подрыве га...

Фото
В Польше возле средневекового поселения обнаружены захоронения «первых христиан» В Польше возле средневекового поселения обнаружены захоронения «первых христиан»

Археологи обнаружили часть кладбища, включающую 1000-летние человеческие скелеты, недалеко от остатк...

Опрос

Как вы оцениваете риск возникновения военного конфликта в Молдавии и Приднестровье?

 

Анекдот дня

Севастополь - самый европейский из всех европейских городов. Именно здесь находятся английское, немецкое, французское, турецкое и даже итальянское кладбища, на которых покоятся те, кто когда-то усомнился в том, что Крым наш.

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)".