一项新的研究发现，使用新的纳米颗粒催化剂可能会大大降低珍贵金属作为催化剂的使用。
催化剂在许多技术中至关重要，因为它们会加速化学反应而不会被过程所消耗，但是它们的贵金属（如钯或铂金）的组成使它们非常昂贵。
马萨诸塞州理工学院（MIT）的研究人员可能已经找到了如何通过仅使用10％的贵金属来产生催化反应的解决方案。
经过证明的稳定性和寿命
研究人员使用珍贵金属的薄涂层覆盖了由过渡金属碳化物制成的小颗粒，该颗粒廉价且更常见。他们能够使涂层保持粘合到陶瓷材料上，这表明涂层颗粒比完全由贵金属制成的现有催化剂更好。该方法实际上已经是几项研究的主题，但是它们都无法使涂层粘附在基础金属上。
因此，纳米颗粒催化剂具有更长的寿命，并且能够使用常规金属催化剂来抵抗通常遇到的不良现象。
麻省理工学院化学工程系副教授YuriyRomán-Leshkov说，尽管一些早期的研究人员能够成功使用钴和镍，但这些颗粒的稳定性并不可靠。它们还导致与贵金属外壳聚集。随着碳化物，生锈，合金和聚类不会发生，这使它们成为最佳用作核心材料的金属。
研究人员认为，他们不会在研究中取得成功，这主要是因为贵金属与其他材料有困难。此外，将过渡金属碳化物置入纳米颗粒也非常困难 - 使用高温形成金属晶格会导致结块和表面污染。
麻省理工学院的博士生和共同研究员肖恩·亨特（Sean Hunt）解释说，他们能够通过用二氧化硅模板涂上壳和碳化物来实现粘附。
纳米颗粒催化剂为未来推动
“这使他们在热处理过程中保持近距离，使它们自我组装成核心壳结构，同时便利地解决这两个挑战，”说狩猎在谈到所使用的突破性技术时。然后将使用酸处理模板。
解决挑战为更重要的好处铺平了道路。贵金属无法粘附在其他材料上，这意味着可以使用壳和其他几种廉价碳化物芯中的各种贵金属来创建复杂的催化设计。
为了证明这一点，在直接甲醇燃料电池应用中，使用了由钛和钨制成的碳化物芯制成的纳米颗粒，该纳米颗粒由钛芯和碳化物芯制成。发现它的性能仍然比传统的纳米颗粒更好。
该方法的另一个有用的应用是防止贵金属催化剂发生一氧化碳表面中毒，因为核壳催化剂可以承受每百万碳一氧化碳的1000份。
研究人员开发的核心壳结构还证明，它可以忍受不同的反应类型，同时仍保持其特性。
尽管该方法仍然需要进一步的研究才能在商业上获得，但该原则已经显示出对燃料电池应用的好处。
哥伦比亚大学化学工程学教授Jingguang Chen不属于该研究，他说，这一发现对于减少贵金属的使用非常重要，并且在商业上显示出巨大的希望。
技术时报曾经报道说，研究人员正在寻找可以在燃料电池中使用的替代催化剂。詹姆斯·格肯（James Gerken），对氢燃料电池进行广泛研究共享：“我们使用的特定催化剂对于商业应用具有一些缺点，因此下一步将是找到具有更好稳定性甚至更高效率的催化剂。”
这些纳米颗粒催化剂可能是答案吗？
这学习发表在科学5月20日。
