金催化剂将一氧化碳转化为二氧化碳

黄金一直被认为是一种珍贵的材料:当你在比赛中证明自己是最好的,你就能赢得金牌;只有当你是优先客户时,你才会得到一张金卡,而由这种材料制成的珠宝是最有价值的。然而,黄金也有一些意想不到的特性:它可以作为催化剂,以纳米颗粒的形式将一氧化碳(CO)转化为二氧化碳(CO2)。欧洲杯猜球平台黄金作为催化剂突然增强所需的化学反应,例如在去除气味和毒素或清洁汽车尾气中。来自瑞士、英国、美国和欧洲同步辐射实验室(格勒诺布尔)监测了催化过程,并对金的高催化活性提出了解释。他们今天在Angewandte Chemie在线杂志上发表了他们的研究结果。

该团队使用了纳米金颗粒而不是大块金。欧洲杯猜球平台催化剂的结构看起来就像有人粉碎了一块黄金,并将微小的纳米碎片铺在氧化铝载体上。纳米颗粒的性质与大块金的性质有很大的不同。欧洲杯猜球平台只有当金原子被限制在仅仅几百万分之一毫米的尺寸时,它们才开始显示出期望的催化行为。

科学家们已经知道,金纳米粒子与这种装置发生反应,并催化CO和氧气(O2)生成CO欧洲杯猜球平台2。他们不知道的是氧气是如何在催化剂上被激活的。为了找到答案,他们建立了一个可以进行反应的细胞,并在原位用ESRF光束进行x射线实验。

研究人员首先在金纳米粒子上应用氧气流,并使用高能分辨率x射线吸收光谱观察氧气在与金纳米粒子结合时如何变得具有化学活性。欧洲杯猜球平台在持续监测样本的同时,他们转向有毒的一氧化碳流,发现与金结合的氧与一氧化碳反应形成二氧化碳。没有金纳米颗粒,这个反应就不会发生。欧洲杯猜球平台“我们事先知道这些小黄金颗粒是活性的,但不知道它们是如何发生反应的。欧洲杯猜球平台可喜的是,我们第一次能够观察到,反应的步骤和路径。结果几乎完全符合我们最初的假设。最惰性的大块金属在被精细地分散时也能如此活泼,这难道不漂亮吗?这篇论文的通讯作者Jeroen A. van Bokhoven评论道。

这项研究的可能应用包括污染控制,如空气净化,或用于燃料电池的氢流净化。van Bokhoven说:“关于我们使用的技术,它可以获得非常高的结构细节,可以用于研究其他催化系统,目的是使它们更稳定,性能更好。”

这个实验的最大优点之一是催化的性质。事实上,一旦物质发生反应,它就会回到初始状态,这使得实验变得更容易。然而,在技术方面,这一直是非常苛刻的:“我们将我们的光束的独特特性与催化领域一个有趣而激烈争论的问题结合起来。需要一些额外的时间来调整光束,以适应这个实验的特殊要求,”负责ID26光束的科学家Pieter gllatzel解释说。最后,团队只花了半年多一点的时间来准备、进行实验和发表论文。“这是对我们工作的一个很好的认可,”格拉策尔说。

这篇文章刊登在本周的《Angewandte Chemie》国际版上,在化学观众中产生了非常高的影响。除此之外,这篇论文还被评为“非常重要论文”,在本刊的所有论文中,只有5%被评为“非常重要论文”。

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