Новости космоса и технологий. » Технологии » Заостренные наконечники на алюминиевых «осьминожках» увеличивают каталитическую активность

Заостренные наконечники на алюминиевых «осьминожках» увеличивают каталитическую активность

Опубликовал: Admin, 19-09-2020, 16:09, Технологии, 170, 0

Автор: Джейд Бойд, Университет Райса

Заостренные наконечники на алюминиевых «осьминожках» увеличивают каталитическую активность

Очки имеют значение при разработке наночастиц, которые управляют важными химическими реакциями, используя силу света.

Исследователи из Лаборатории нанофотоники (LANP) Университета Райса давно знали, что наночастицы форма влияет на то, как она взаимодействует со светом, и их последнее исследование показывает, как форма влияет на способность частицы использовать свет в качестве катализатора. химический реакции.

В сравнительное исследование , Аспиранты LANP Линь Юань и Минхан Лу и их коллеги изучали наночастицы алюминия с идентичными оптическими свойствами, но разные формы . У наиболее закругленных было 14 граней и 24 тупых острия. Другой имел форму куба с шестью сторонами и восемью углами под углом 90 градусов. У третьего, которого команда назвала «осьминог», тоже было шесть сторон, но каждый из восьми углов заканчивался заостренным концом.

Все три разновидности обладают способностью улавливать энергию света и периодически выделять ее в виде сверхэнергетических горячих электронов, которые могут ускорять каталитические реакции. Юань, химик из исследовательской группы директора LANP Наоми Халас, провела эксперименты, чтобы увидеть, насколько хорошо каждая из частиц работает как фотокатализатор реакции диссоциации водорода. Испытания показали, что у осьминогов скорость реакции в 10 раз выше, чем у 14-сторонних нанокристаллов, и в пять раз выше, чем у нанокубов. Осьминоги также имели более низкую кажущуюся энергию активации, примерно на 45% ниже, чем у нанокубов, и на 49% ниже, чем у нанокристаллов.

«Эксперименты показали, что более острые углы увеличивают эффективность», - сказал Юань, со-ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Американского химического общества ACS Nano. «У осьминогов угол углов составляет около 60 градусов по сравнению с 90 градусами для кубов и более закругленных точек на нанокристаллах. Таким образом, чем меньше угол, тем больше эффективность реакции. Но насколько малым может быть угол. Он ограничен химическим синтезом. Это монокристаллы, которые предпочитают определенные структуры. Вы не можете добиться бесконечно большей резкости ».

Лу, физик и соавтор исследования в исследовательской группе Питера Нордландера из LANP, проверил результаты каталитических экспериментов, разработав теоретическую модель процесса передачи энергии горячих электронов между светоактивированными наночастицами алюминия и молекулами водорода.

«Мы вводим длину волны света и форму частицы», - сказал Лу. «Используя эти два аспекта, мы можем точно предсказать, какая форма даст лучший катализатор».

Эта работа является частью продолжающихся усилий LANP в области зеленой химии по разработке коммерчески жизнеспособных активируемых светом нанокатализаторов, которые могут вводить энергию в химические реакции с хирургической точностью. LANP ранее демонстрировала катализаторы для производства этилена и синтез-газа, расщепления аммиака для получения водородного топлива и для разрушения «химикатов навсегда».

«Это исследование показывает, что форма фотокатализатора - еще один элемент конструкции, который инженеры могут использовать для создания фотокатализаторов с более высокими скоростями реакции и более низкими активационными барьерами», - сказал Халас, профессор электротехники и компьютерной инженерии Стэнли С. Мура Райс, директор Института Смолли-Керла Райса. и профессор химии, биоинженерии, физики и астрономии, материаловедения и наноинженерии.


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии