فناوری کاتالیزور های تک اتمی با یاری نقاط کوانتومی توسعه یافت - وبلاگ اخبار و رویدادها

به گزارش وبلاگ اخبار و رویدادها، محققان دانشگاه رایس با افزایش تعداد اتم های منفرد فلزات انتقالی که می توانند روی یک حامل کربن قرار گیرند، کاتالیزور جدیدی ساختند.

به گزارش گروه فناوری وبلاگ اخبار و رویدادها، مهندسان دانشگاه رایس اقدام به توسعه فرایندی کردند که در آن از نقاط کوانتومی کربنی عامل دار برای به دام انداختن فلزات انتقالی در فلز استفاده می نمایند. آن ها با ساختن کاتالیزور نیکل تقویت شده با نقاط کوانتومی کربنی که در یک آزمایش، پیشرفت قابل توجهی در احیاء الکتروشیمیایی دی اکسید کربن نشان داد، عملکرد این کاتالیست نو را اثبات کردند.

وانگ می گوید که فلزات نجیب گران قیمت مانند پلاتین و ایریدیم به طور گسترده به وسیله محققان حوزه کاتالیست های تک اتمی با هدف کاهش جرم مورد احتیاج برای واکنش های کاتالیزوری مورد مطالعه قرار می گیرند. اما کنترل فلزات سخت است و به طور معمول بخش کوچکی (5 تا 10 درصد) از وزن یا کمتر از کاتالیزور کلی، را تشکیل می دهد.

در مقابل، آزمایشگاه وانگ بارگزاری فلز انتقالی را در یک کاتالیزور تک اتمی ایریدیوم تا 40 درصد از وزن کاتالیست انجام دادند. در این کاتالیست بین هر 100 اتم کربن زیرلایه، 3 تا 4 اتم فلز ایریدیم وجود دارد. (به این علت که ایریدیم بسیار سنگین تر از کربن است.)

وانگ اضافه کرد: این کار روی یک سوال اساسی، اما بسیار جالب متمرکز است که ما همواره از خود می پرسیم: چند اتم دیگر را می توانیم روی یک تکیه گاه کربن بارگذاری کنیم تا با تجمع ذرات روی زیرلایه روبرو نشویم؟

وی می گوید: هنگامی که میزان مواد توده ای را به نانومواد کاهش می دهید، سطح آن افزایش و فعالیت کاتالیزوری بهبود می یابد. در سال های اخیر، محققان آغاز به کار روی کاهش ابعاد کاتالیزور ها به تک اتم برای ارائه فعالیت بهتر نموده اند. هر چه بارگیری فلزی بیشتری داشته باشید، می توانید عملکرد بهتری داشته باشید. اتم های منفرد حداکثر سطح کاتالیز را دارند و ویژگی های فیزیکی آن ها در مقایسه با سیستم های حجیم بسیار فرق دارد. در این مطالعه، ما می خواستیم محدودیت تعداد اتم هایی را که می توانیم روی یک لایه کربن بارگذاری کنیم، افزایش دهیم.

وی توضیح داد: سنتز کاتالیزور های تک اتمی یک فرایند از بالا به پایین یا از پایین به بالا است. در این راهبرد ها معمولا فلزات روی هم جمع می شوند. فرآیند نو با سنتز نقاط کوانتومی، یک رویکرد میانی را در پیش می گیرد و حداکثر در دسترس بودن برای کاتالیز واکنش ها به دست می آید.

وانگ گفت: چالش های آینده شامل چگونگی افزایش بیشتر چگالی اتم های منفرد، اطمینان از پایداری بالا برای کاربرد های واقعی و مقیاس گذاری فرآیند های سنتز آن ها است.