一項新的研究發現，使用新的納米顆粒催化劑可能會大大降低珍貴金屬作為催化劑的使用。
催化劑在許多技術中至關重要，因為它們會加速化學反應而不會被過程所消耗，但是它們的貴金屬（如鈀或鉑金）的組成使它們非常昂貴。
馬薩諸塞州理工學院（MIT）的研究人員可能已經找到瞭如何通過僅使用10％的貴金屬來產生催化反應的解決方案。
經過證明的穩定性和壽命
研究人員使用珍貴金屬的薄塗層覆蓋了由過渡金屬碳化物製成的小顆粒，該顆粒廉價且更常見。他們能夠使塗層保持粘合到陶瓷材料上，這表明塗層顆粒比完全由貴金屬製成的現有催化劑更好。該方法實際上已經是幾項研究的主題，但是它們都無法使塗層粘附在基礎金屬上。
因此，納米顆粒催化劑具有更長的壽命，並且能夠使用常規金屬催化劑來抵抗通常遇到的不良現象。
麻省理工學院化學工程系副教授YuriyRomán-Leshkov說，儘管一些早期的研究人員能夠成功使用鈷和鎳，但這些顆粒的穩定性並不可靠。它們還導致與貴金屬外殼聚集。隨著碳化物，生鏽，合金和聚類不會發生，這使它們成為最佳用作核心材料的金屬。
研究人員認為，他們不會在研究中取得成功，這主要是因為貴金屬與其他材料有困難。此外，將過渡金屬碳化物置入納米顆粒也非常困難 - 使用高溫形成金屬晶格會導致結塊和表面污染。
麻省理工學院的博士生和共同研究員肖恩·亨特（Sean Hunt）解釋說，他們能夠通過用二氧化矽模板塗上殼和碳化物來實現粘附。
納米顆粒催化劑為未來推動
“這使他們在熱處理過程中保持近距離，使它們自我組裝成核心殼結構，同時便利地解決這兩個挑戰，”說狩獵在談到所使用的突破性技術時。然後將使用酸處理模板。
解決挑戰為更重要的好處鋪平了道路。貴金屬無法粘附在其他材料上，這意味著可以使用殼和其他幾種廉價碳化物芯中的各種貴金屬來創建複雜的催化設計。
為了證明這一點，在直接甲醇燃料電池應用中，使用了由鈦和鎢製成的碳化物芯製成的納米顆粒，該納米顆粒由鈦芯和碳化物芯製成。發現它的性能仍然比傳統的納米顆粒更好。
該方法的另一個有用的應用是防止貴金屬催化劑發生一氧化碳表面中毒，因為核殼催化劑可以承受每百萬碳一氧化碳的1000份。
研究人員開發的核心殼結構還證明，它可以忍受不同的反應類型，同時仍保持其特性。
儘管該方法仍然需要進一步的研究才能在商業上獲得，但該原則已經顯示出對燃料電池應用的好處。
哥倫比亞大學化學工程學教授Jingguang Chen不屬於該研究，他說，這一發現對於減少貴金屬的使用非常重要，並且在商業上顯示出巨大的希望。
技術時報曾經報導說，研究人員正在尋找可以在燃料電池中使用的替代催化劑。詹姆斯·格肯（James Gerken），對氫燃料電池進行廣泛研究共享：“我們使用的特定催化劑對於商業應用具有一些缺點，因此下一步將是找到具有更好穩定性甚至更高效率的催化劑。”
這些納米顆粒催化劑可能是答案嗎？
這學習發表在科學5月20日。
