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前衛(wèi)的金納米粒子使燃料的二氧化碳
金納米粒子被精細地在布朗大學創(chuàng)建一個催化劑,選擇性地將二氧化碳(CO2)一氧化碳(CO),它可以用來使替代燃料。
“我們的研究顯示了潛在的精心設計的金納米粒子回收的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有用的形式的碳,'說Shouheng太陽化學教授,也是該研究的資深作者。“我們的工作所做的是初步的,但我們認為他們有巨大的潛力,因此這一技術(shù)可以將規(guī)模擴大到商業(yè)應用程序。
研究結(jié)果發(fā)表在《美國化學學會。
二氧化碳是一種穩(wěn)定的分子,必須降低到一個活躍的形式如公司使它適合創(chuàng)建合成天然氣、甲醇、和其他替代燃料。
先前的研究已經(jīng)表明,催化劑由金箔活躍這個轉(zhuǎn)換,但他們并不是有效的。金反應會與二氧化碳和水,二氧化碳溶解,而不是公司創(chuàng)造氫的副產(chǎn)品。
棕色的實驗小組,帶領(lǐng)由太陽和Wenlei朱研究生,Sun的集團,想看看縮小到納米金可能會使它更有選擇性的二氧化碳。
他們發(fā)現(xiàn)納米粒子更有選擇性,但是,這些粒子的確切大小是重要的。8納米粒子有最好的選擇性、轉(zhuǎn)化率達到90%,公司從二氧化碳。其它尺寸的團隊測試了-四,六,和10納米-沒有表現(xiàn)得很好。
“首先,這個結(jié)果讓人困惑,”安德魯·彼得森說工程學教授,也是這篇論文的主要作者。“當我們使顆粒較小的我們得到了更多的活動,但是當我們?nèi)バ∮?納米,我們有更少的活動”。
了解發(fā)生了什么事,彼得森和博士后研究人員使用一種建模方法Michalsky羅納德稱為密度泛函理論。他們能夠表明,粒子的形狀不同尺寸的催化性能的影響。
“當你把一個球,你減少它越來越小的大小,你會得到更多的不規(guī)則特征——平表面,邊緣和角落,”彼得森在一份聲明中說。“我們能夠找出是最活躍的網(wǎng)站轉(zhuǎn)換為二氧化碳到公司網(wǎng)站的優(yōu)勢,同時兼營網(wǎng)站主要是給副產(chǎn)品,是氫。所以當你縮小這些粒子下來,你會到達一個點,你開始優(yōu)化活動,因為你有大量的這些優(yōu)勢網(wǎng)站但仍低數(shù)量的這些角落網(wǎng)站。但是如果你去得過小,邊緣開始萎縮,留給你的只是角落。”
現(xiàn)在,他們理解的確切部位活躍的催化劑,研究人員正在進一步優(yōu)化粒子。還有很大的改進空間,”Peterson說。我們正在研究新的粒子,這些活性中心最大化。”
研究者認為這些發(fā)現(xiàn)可能是一個重要的新途徑來回收二氧化碳以商業(yè)規(guī)模。
因為我們使用的納米粒子,我們使用的是少了很多黃金比散裝的金屬催化劑,”太陽說。這降低了成本,使這樣一個催化劑,使?jié)撛诘囊?guī)模。”
這項工作是由美國國家科學基金會的棕色耶魯大學化學創(chuàng)新中心(CCI),尋找方法來使用二氧化碳作為原料用于大規(guī)模商品化學品可持續(xù)。
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