Các nhà nghiên cứu năng lượng phát minh ra kim loại tắc kè hoa hoạt động giống như nhiều loại khác

Các nhà nghiên cứu năng lượng phát minh ra kim loại tắc kè hoa hoạt động giống như nhiều loại khác

    [Vui lòng đăng ký trang Youtube của Pacific Group tại

    https://www.youtube.com/channel/UCAxje1GxiUpZD6MEcR0f5Jg/videos

    Chúng tôi có các buổi chia sẻ về kinh doanh thực tế hàng tuần]

    Các nhà nghiên cứu năng lượng phát minh ra kim loại tắc kè hoa hoạt động giống như nhiều loại khác

    của Đại học Minnesota

    Các nhà nghiên cứu của Đại học Minnesota đã phát minh ra “bình ngưng xúc tác” mở ra cánh cửa cho các công nghệ xúc tác mới sử dụng chất xúc tác không phải kim loại quý cho các ứng dụng quan trọng như lưu trữ năng lượng tái tạo, chế tạo nhiên liệu tái tạo và sản xuất vật liệu bền vững. Nhà cung cấp hình ảnh: Dauenhauer Group, Đại học Minnesota

    Một nhóm các nhà nghiên cứu năng lượng dẫn đầu bởi Đại học Minnesota Twin Cities đã phát minh ra một thiết bị chuyển đổi điện tử một kim loại để nó hoạt động giống như một kim loại khác để sử dụng làm chất xúc tác trong các phản ứng hóa học. Thiết bị, được gọi là "bình ngưng xúc tác", là thiết bị đầu tiên chứng minh rằng các vật liệu thay thế được biến đổi điện tử để cung cấp các đặc tính mới có thể mang lại quá trình xử lý hóa học nhanh hơn, hiệu quả hơn.

    Sáng chế mở ra cánh cửa cho các công nghệ xúc tác mới sử dụng chất xúc tác không phải kim loại quý cho các ứng dụng quan trọng như lưu trữ năng lượng tái tạo , chế tạo nhiên liệu tái tạo và sản xuất vật liệu bền vững .

    Nghiên cứu được xuất bản trực tuyến trên JACS Au , nơi nó được chọn làm ấn phẩm Lựa chọn của Biên tập viên. Nhóm cũng đang làm việc với Văn phòng Thương mại hóa Công nghệ của Đại học Minnesota và có bằng sáng chế tạm thời về thiết bị này.

    Quá trình chế biến hóa học trong thế kỷ trước đã dựa vào việc sử dụng các vật liệu cụ thể để thúc đẩy quá trình sản xuất hóa chất và vật liệu chúng ta sử dụng trong cuộc sống hàng ngày. Nhiều vật liệu trong số này, chẳng hạn như kim loại quý ruthenium, platinum, rhodium và palladium, có các đặc tính bề mặt điện tử độc đáo. Chúng có thể hoạt động như cả kim loại và oxit kim loại, làm cho chúng trở nên quan trọng để kiểm soát các phản ứng hóa học .

    Công chúng có lẽ quen thuộc nhất với khái niệm này liên quan đến sự gia tăng trong trục trặc của bộ chuyển đổi xúc tác trên ô tô. Bộ chuyển đổi xúc tác có giá trị vì rhodi và palladium bên trong chúng. Trên thực tế, palladium có thể đắt hơn vàng.

    Những vật liệu đắt tiền này thường bị thiếu hụt trên khắp thế giới và đã trở thành rào cản lớn đối với sự phát triển của công nghệ.

    Để phát triển phương pháp này nhằm điều chỉnh các đặc tính xúc tác của các vật liệu thay thế , các nhà nghiên cứu đã dựa vào kiến ​​thức của họ về cách các electron hoạt động trên bề mặt. Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm thành công một lý thuyết rằng việc thêm và bớt các electron vào một vật liệu có thể biến oxit kim loại thành một thứ bắt chước các đặc tính của vật liệu khác.

    "Các nguyên tử thực sự không muốn thay đổi số lượng electron của chúng, nhưng chúng tôi đã phát minh ra thiết bị ngưng tụ xúc tác cho phép chúng ta điều chỉnh số lượng electron trên bề mặt chất xúc tác", Paul Dauenhauer, một nghiên cứu sinh của MacArthur và là giáo sư kỹ thuật hóa học cho biết. khoa học vật liệu tại Đại học Minnesota, người dẫn đầu nhóm nghiên cứu. "Điều này mở ra một cơ hội hoàn toàn mới để kiểm soát hóa học và làm cho các vật liệu dồi dào hoạt động như những vật liệu quý."

    Thiết bị ngưng tụ xúc tác sử dụng kết hợp các màng nanomet để di chuyển và ổn định các điện tử trên bề mặt chất xúc tác. Thiết kế này có cơ chế độc đáo là kết hợp kim loại và oxit kim loại với graphene để cho phép dòng điện tử nhanh với các bề mặt có thể điều chỉnh được cho hóa học.

    "Sử dụng các công nghệ màng mỏng khác nhau, chúng tôi đã kết hợp màng nhôm quy mô nano được làm từ nhôm kim loại phong phú chi phí thấp với graphene, sau đó chúng tôi có thể điều chỉnh để mang các đặc tính của các vật liệu khác", Tzia Ming Onn, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học Minnesota, người đã chế tạo và thử nghiệm thiết bị ngưng tụ xúc tác. "Khả năng đáng kể để điều chỉnh các đặc tính điện tử và xúc tác của chất xúc tác vượt quá mong đợi của chúng tôi."

    Thiết kế bình ngưng xúc tác có tiện ích rộng rãi như một thiết bị nền tảng cho một loạt các ứng dụng sản xuất. Tính linh hoạt này đến từ việc chế tạo nanomet kết hợp graphene như một thành phần tạo điều kiện cho lớp bề mặt hoạt động. Năng lượng của thiết bị ổn định electron (hoặc sự vắng mặt của electron được gọi là "lỗ trống") có thể điều chỉnh được với thành phần thay đổi của lớp bên trong cách điện mạnh. Lớp hoạt tính của thiết bị cũng có thể kết hợp bất kỳ vật liệu xúc tác cơ bản nào với các chất phụ gia bổ sung, sau đó có thể được điều chỉnh để đạt được các đặc tính của vật liệu xúc tác đắt tiền.

    Dan Frisbie, giáo sư và trưởng khoa Kỹ thuật Hóa học và Khoa học Vật liệu của Đại học Minnesota, đồng thời là thành viên nhóm nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi coi bình ngưng xúc tác là một công nghệ nền tảng có thể được triển khai trên nhiều ứng dụng sản xuất. "Những hiểu biết sâu sắc về thiết kế cốt lõi và các thành phần mới có thể được sửa đổi thành hầu hết các chất hóa học mà chúng ta có thể tưởng tượng."

    Nhóm có kế hoạch tiếp tục nghiên cứu về thiết bị ngưng tụ xúc tác bằng cách áp dụng nó cho các kim loại quý vì một số vấn đề môi trường và tính bền vững quan trọng nhất. Một số dự án song song đang được tiến hành để lưu trữ điện tái tạo dưới dạng amoniac, sản xuất các phân tử quan trọng trong nhựa tái tạo và làm sạch các dòng chất thải dạng khí.

    Zalo
    Hotline