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来源:河南金融网地区:伦理剧发布:2020-01-05

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利用铂金作为催化剂把一氧化碳和水变成二氧化碳和氢气的反应示意图。(Brookhaven National Laboratory)
【大纪元2021年02月25日讯】(大纪元记者高文森编译报导)美国能源部的布鲁克黑文国家实验室(BNL)和纽约石溪大学(SBU)等机构合作的研究,发现了生产氢气所用的 催化剂 内 铂金 (platinum) 用途的根本所在,有助于减少 催化剂 内铂金的用量而降低成本。
一种产生氢气的方法是把一氧化碳和水,在催化剂的作用下,变成二氧化碳和氢气。这是生产和净化氢气,用于洁净能源汽车电池、生产碳氢化合物等多种用途所需的一个重要步骤。 铂金 是催化剂的重要成分。
铂金成本较高。这份新研究发现了催化剂作用过程的关键所在,将减少铂金的用量。
这项研究的主要研究员李媛媛(Yuanyuan Li,音译)说:“部分困难在于催化剂有着非常复杂的结构。催化剂由铂金纳米粒子(聚在一堆的铂金原子)附着在氧化铈的表面组成。一些铂金原子位于纳米粒子的表面,一些位于内核;一些位于纳米粒子和铈的接触面上,一些位于接触面的外围边界。原子所处位置的不同和它们在表面分布的方式,导致一些原子是暴露的,另一些不是,这都影响着铂金原子与气体分子的互动。”
以前的实验对于化学反应究竟是发生于纳米粒子还是单个的铂金原子上,反应的地点究竟带有正电荷还是负电荷,得出了矛盾的结果。
“我们想解决这些问题。为了找到反应的地点并了解反应过程,最好能够从原子层面研究这种催化剂。”
研究人员使用多种技术观察微观下的反应过程。“我们发现只有在纳米粒子和铈交界处外围的铂金原子才提供催化活动。这些反应点的动态特性促使一氧化碳从水里获得氧成为二氧化碳,水分子失去氧成为氢气。”
李媛媛说:“我们想当然地以为所有位于接触面的铂金原子都参与了作用,其实不是。我们不需要所有的铂金原子,只需要参与作用的那一部分。这有助于我们除去不必要的原子,降低催化剂的成本。我们认为这个机制对其它使用催化剂进行反应的系统也适用。”
这份研究2月10日发表于《自然·通讯》(Nature Communications)期刊。◇

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