新闻资讯
您的当前位置:pk10最牛稳赚模式8码 > 新闻资讯 > 科学家揭示了润湿与催化活性耦合的新见解

科学家揭示了润湿与催化活性耦合的新见解

2018-05-15
分享到:

在一篇新发表的研究中,研究人员揭示了润湿和催化活性之间偶联的新见解,并表明催化剂疏水性应该在含水氧电催化中考虑。 / em

物质表面发生两种关键的物理现象:催化作用和润湿作用。催化剂提高了化学反应的速度;润湿是指液体如何散布在表面上。

现在麻省理工学院和其他机构的研究人员已经发现这两个被认为不相关的过程实际上是密切相关的。这一发现可以更容易地找到用于特定应用的新催化剂,以及其他潜在的好处。

“真正令人激动的是,我们已经能够将水和表面氧化物的原子级相互作用连接到宏观的润湿测量,不管表面是疏水的还是亲水的,并且直接与催化性质连接”,杨绍说 - WM,WM凯克能源教授在麻省理工学院和一篇论文的资深作者描述了物理化学杂志C.该研究集中在一类被称为钙钛矿的氧化物上,这些氧化物对气体传感,水净化,电池,和燃料电池。

由于确定表面的润湿性“非常容易”,高级作者Kripa Varanasi说,机械工程副教授认为,现在可以使用测定来预测材料作为催化剂的适用性。瓦拉纳西说,由于研究人员倾向于专注于润湿性或催化作用,因此这为两个领域的研究人员提供了一个共同努力促进理解的框架,他的研究主要侧重于润湿性; Shao-Horn是催化反应方面的专家。

瓦拉纳西说:“我们展示了润湿和催化两种表面现象是如何相关的,以及电子结构如何形成两者之间的联系。”

虽然这两种效应在各种工业过程中都很重要,并且一直是许多实证研究的主题,“在分子层面上,我们对界面上发生的事情了解甚少,”Shao-Horn说。 “这是向前迈出的一步,提供了分子水平的理解。”

“这主要是一种实验技术”,使得新的理解成为可能,“麻省理工学院研究生和该论文的第一作者Kelsey Stoerzinger解释道。虽然大多数尝试研究这些需要真空的表面科学使用仪器,但这个团队使用了一种可以研究潮湿空气中,室温下以及存在不同程度水蒸气的反应的装置。她说,使用该系统的实验称为环境压力X射线光电子能谱法,揭示了与水的反应性是整个过程的关键。

水分子分解形成羟基 - 与材料表面结合的氢原子结合的氧原子。这些反应性化合物继而负责增加表面的润湿性能,同时抑制其催化化学反应的能力。因此,对于需要高催化活性的应用,研究小组发现,关键要求是表面疏水或不润湿。

“理想情况下,这种理解有助于我们设计新的催化剂,”Stoerzinger说。如果给定材料“对水具有较低的亲和力,则它对催化活性具有较高的亲和力。”

Shao-Horn指出,这是一个初步发现,“将这些趋势扩展到更广泛的材料种类和羟基亲和力范围需要进一步研究。”该团队已经开始对这些领域进行进一步的探索。她说,这项研究“为我们可能考虑的材料和表面开辟了空间”,用于催化和润湿。

研究团队还包括研究生Wesley Hong,来访科学家Livia Giordano和博士后麻省理工学院的Yueh-Lin Lee和Gisele Azimi;劳伦斯伯克利国家实验室的Ethan Crumlin和Hendrik Bluhm;和橡树岭国家实验室的Michael Biegalski。这项工作得到了美国国家科学基金会和美国能源部的支持。

出版物:Kelsey A.Stoerzinger等人,“钙的反应性与水:羟基化在湿润中的作用及其对氧电催化的影响”,J.Phys.Lett。化学。 C,2015; DOI:10.1021 / acs.jpcc.5b06621

资料来源:麻省理工新闻David L. Chandler