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研究揭示了广泛使用的催化剂如何分解水的细节
研究揭示了广泛使用的催化剂如何分解水的细节
 
加入时间:2020-5-27 14:56:56 访问量:96
 

一种被称为二氧化钌的晶体化合物被广泛应用于工业生产过程,在工业生产过程中,二氧化钌对催化一种化学反应尤为重要,这种化学反应可以分解水分子并释放氧气。但是,在这种材料表面发生的确切机制,以及反应如何受到晶体表面方向的影响,一直没有得到详细的确定。现在,麻省理工学院和其他一些机构的一个研究小组首次能够直接在原子水平上研究这一过程。

这项新发现发表在本周的《自然催化》(Nature Catalysis)杂志上,作者是麻省理工学院(MIT)教授杨绍宏、新近毕业的研究生雷什玛·拉奥(Reshma Rao)、曼努埃尔·科尔布(Manuel Kolb)、利维娅·佐丹奴(Livia Giordano)和贾克琳·朗格(Jaclyn Lunger),以及麻省理工学院、阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)和其他机构的10位科学家。

这项工作包括了数年的合作和一个迭代过程,在催化过程的原子计算机建模和精密实验之间,包括一些使用阿贡独特的同步加速器x射线设备,这允许原子规模的探测材料的表面。

肖-霍恩说:我认为这项工作令人兴奋的一面是,我们在一定程度上突破了我们对水分解催化作用的理解。”“我们试图了解在反应条件下表面氧发生了什么,这是确定水分子分裂活性位点的关键一步。

催化过程,即众所周知的氧分解反应,对于生产能源使用的氢和氨,制造合成的碳中性燃料,以及从金属氧化物中制造金属是至关重要的。目前,二氧化钌表面是水分解催化剂的黄金标准,肖霍恩说。

Rao说,虽然在催化剂表面将水从两个附着的氢原子中分离出来的过程看起来很简单,但是在分子水平上,这个界面非常复杂。你有大量的水分子你的表面可以完全无序同时有多个过程发生。为了搞清楚这一切,我们首先要做的是通过定义明确的单晶表面来降低复杂性,其中每个原子的确切位置是通过同步x射线散射来探测表面确定的。

资讯来源:http://news.mit.edu/


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