Понедельник 06 мая 2024 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
В Белгородской области 7 человек погибли при атаке украинских беспилотников  В Белгородской области 7 человек погибли при атаке украинских беспилотников  В Белгородской области при атаке украинских дронов-камикадзе на машины с сотрудниками ГК "Агро-Белогорье" 7 мирных жителей погибли, 35 пострадали. Пострадавшие доставлены в больницы региона, следственные органы устанавливают обстоятельства преступления. ТАСС…
В СВР РФ сообщили, что США ведут контакты на предмет возможной смены Зеленского В СВР РФ сообщили, что США ведут контакты на предмет возможной смены Зеленского Вашингтон ведет контакты с бывшим президентом Украины Петром Порошенко, мэром Киева Виталием Кличко, руководителем офиса президента Украины Андреем Ермаком и бывшим главнокомандующим украинскими вооруженными силами Валерием Залужным на предмет возможной…
ВС России на учениях отработают вопросы применения нестратегического ядерного оружия ВС России на учениях отработают вопросы применения нестратегического ядерного оружия Генштаб начал подготовку к проведению учения с ракетными соединениями Южного округа с привлечением авиации и сил ВМФ. Как говорится в сообщении Минобороны РФ, учения пройдут с целью повышения уровня готовности…
Интернет и СМИ
Читайте также
Ключ к пониманию самого таинственного манускрипта отыскали ученые из Австралии Ключ к пониманию самого таинственного манускрипта отыскали ученые из Австралии Никому до сей поры не удавалось расшифровать манускрипт Войнича. Кодекс времен позднего Средневековья написан на неизвестном языке, но ученые веками не могут даже понять смысл его странных иллюстраций. Новая работа…
Мелатонин повышает уровень позитива у пожилых людей Мелатонин повышает уровень позитива у пожилых людей Уральские ученые в новом исследовании показали, что у пожилых людей, отдающих предпочтение продуктам с достаточным содержанием мелатонина, повышается удовлетворенность жизнью и улучшается эмоциональный фон. Мелатонин еще и снижает риск развития…
Биолог рассказал о вероятных последствиях ядерного апокалипсиса Биолог рассказал о вероятных последствиях ядерного апокалипсиса Человечество не раз сталкивалось с ядерными катастрофами. Хиросима и Нагасаки, Чернобыль и Фукусима напомнили, насколько хрупка планета и жизнь на ней. Каковы реальные последствия ядерных ЧП, рассказал ученый-биолог. Как сообщает…
Тема дня
Средней Азии придется теперь играть по новым миграционным правилам Средней Азии придется теперь играть по новым миграционным правилам

Если в аэропортах счет непропущенных в РФ идет на десятки и сотни человек, то на сухопутных пунктах ...

Фото
Phys: археологи ищут разгадку тайн римских 12-гранников Phys: археологи ищут разгадку тайн римских 12-гранников

Древние додекаэдры, или 12-гранники, на протяжении веков находят археологи в различных уголках бывше...

Опрос

Продолжат ли США оказывать Украине финансовую и военную помощь в будущем?

 

Анекдот дня

С годами фото в паспорте все лучше и лучше.

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)".