Светорезерв - ИТ решения

Сверхбыстрые лазерные эксперименты открывают путь к лучшим промышленным катализаторам

Сверхбыстрые лазерные эксперименты открывают путь к лучшим промышленным катализаторам

Скотт Сэйрес из Университета штата Аризона и его команда недавно опубликовали сверхбыстрое лазерное исследование незаряженных кластеров оксида железа, которое в конечном итоге может привести к разработке новых и менее дорогих промышленных катализаторов. Это также может способствовать лучшему пониманию Вселенной, поскольку оксиды железа наблюдаются в спектрах излучения звезд.

Сейрес - доцент Школы молекулярных наук АГУ и преподаватель Центра прикладных структурных открытий Института биодизайна.

В большинстве химических производств катализаторы используются для повышения скорости реакции и селективности получения желаемых продуктов. Например, каталитические нейтрализаторы выхлопных газов наших автомобилей обычно используют платину, палладий и родий для разложения загрязняющих веществ.

Все три этих металла значительно дороже золота, которое, в свою очередь, намного дороже железа. В среднем каталитический нейтрализатор стоит 1000 долларов, но может достигать 3000 долларов за автомобиль.

«Оксиды переходных металлов широко используются в качестве гетерогенных катализаторов в химической промышленности», - сказал Сайрес. «Фотокаталитический процесс протекает через серию сложных реакций, и фундаментальное понимание этих каталитических механизмов все еще отсутствует. Газофазные исследования кластеров молекулярного масштаба позволяют нам исследовать химическую активность и механизмы в невозмущенной среде. Атомарная точность кластеров могут быть использованы для определения предпочтительных участков адсорбции, геометрии или участков окисления, которые позволяют химические превращения ».

Исследуемые кластеры FenOm имеют разный состав: n и m меняются, но меньше 16. Fe - химический символ железа, а O - кислород.

«Это исследование не только выявило стабильные фрагменты массивных материалов из оксида железа, но и показало, как изменение атомного состава может повлиять на стабильность и реакционную способность этих фрагментов», - сказал Джейк Гарсиа, аспирант и первый автор этой статьи.

«Разрешая динамику возбужденного состояния материалов атомарной точности, таких как оксиды железа, мы приближаемся на один шаг к созданию более направленных молекулярных катализаторов и пониманию реакций, которые могут происходить в межзвездных средах».

Гарсия продолжает, что он увлекся созданием экспериментальных инструментов в лаборатории Сайреса и любит изучать материалы, имеющие отношение к планетам и наукам о Земле.

Райан Шаффер, который был студентом и работал в лаборатории Сэйреса, является вторым автором данной работы.

Обнаружение кластеров оксида железа

Эксперименты с электрически заряженными кластерами были обычным явлением, потому что они могут быть выбраны по массе с помощью электрических или магнитных сил и впоследствии реагировать индивидуально. Кластерные ионы явно намного более реактивны, чем их аналоги в конденсированной фазе и нейтралы из-за их чистого заряда.

Гораздо меньше работы было выполнено с нейтральными кластерами, о которых здесь сообщают, которые даже лучше имитируют истинные активные центры конденсированных фаз и химический состав их поверхности. Чистый заряд существенно влияет на реактивность кластера, и это влияние становится более важным по мере уменьшения размера кластера из-за локализации заряда.

«Временные рамки электронных переходов после возбуждения представляют фундаментальный интерес для понимания динамики реакции. Кластеры представляют собой атомно-точные совокупности атомов, где добавление или вычитание одного атома может резко изменить реакционную способность кластера», - сказал Сайрес. «В этой работе мы применяем сверхбыструю спектроскопию накачки и зонда для изучения скорости, с которой энергия проходит через небольшие кластеры оксида железа».

Лазерные импульсы чрезвычайно короткие: одна тысячная миллиардной секунды.

Сайрес приходит к выводу, что на время жизни возбужденного состояния сильно влияют изменения атомно-точного состава кластера. В частности, чем выше степень окисления металла, тем быстрее энергия фотовозбуждения преобразуется в колебания. Они обнаружили, что время жизни в возбужденном состоянии сильно зависит от размера и степени окисления.

Катализаторы также широко используются для сведения к минимуму вредных побочных продуктов, загрязняющих окружающую среду. Повышенная скорость реакции приводит к увеличению объемов производства при более низких температурах с меньшими реакторами и более простыми материалами конструкции.

Когда используется высокоселективный катализатор, производятся большие объемы желаемых продуктов практически без нежелательных побочных продуктов. Бензин, дизельное топливо, топочный мазут и авиационное топливо своими характеристиками обязаны каталитической обработке, используемой для улучшения качества сырой нефти.

Промежуточные химические вещества при производстве фармацевтических продуктов используют катализаторы, как и пищевая промышленность при производстве повседневных пищевых продуктов. Катализаторы играют ключевую роль в разработке новых источников энергии и различных подходов к смягчению последствий изменения климата и контролю за выбросом двуокиси углерода в атмосфере.

Поделиться:

Вопросы, отзывы, комментарии (0)

Нет комментариев

Добавить комментарий

Пожалуйста, оцените!

Читайте также:

Производство электроэнергии от дождя до света 100 светодиодных фонарей

Обзор рынка: к 2026 году мировой рынок светодиодов достигнет 82 миллиардов долларов

Исследование AEC: 67% ожидаемого снижения доходов из-за пандемии

Продукты УФ-С от Signify

Квантовые транзисторы: потенциальная альтернатива гибкой электронике?

Проблемы определения характеристик полупроводников с широкой запрещенной зоной

Интегрированная фотоника может решить проблемы мощности и скорости массивных данных

Может ли RFID стать решением безбатарейного Интернета вещей? Рука так думает

Петиция производителей микросхем об изменении языка в законопроекте о финансировании для включения критически важных устройств

Термоэлектрические охладители: маломощный, экологически чистый вариант конструкции для контроля температуры

Рост возможностей мини-светодиодов усиливает конкуренцию за патенты

Медицинские источники питания - особая лига

Общие сведения о клеммных колодках для безопасного подключения

Подробнее о наушниках с шумоподавлением: адаптивные контроллеры в активных системах шумоподавления

Как прошло первое виртуальное шоу Electronica?

Могут ли мировые торговые трения задушить индустрию чипов «лихорадку слияний и поглощений»?

Решения безопасности IC: построить или купить?

Черный корпус увеличивает отношение сигнал / шум фотодиода

Широкополосный ИК-светодиод мощностью 74 мВт для телефонной спектроскопии

Лучший голландский футбольный клуб, с которым будет сотрудничать Signify для установки системы дезинфекции UVC

Технология спектрального зондирования AMS, выбранная специалистом по оптической метрологии ELDIM для профессионального быстрого тестирования на COVID-

Навигация по минному полю: патентный анализ ключевых мини-светодиодных технологий

Велодин Лидар объявляет итоги первого квартала 2020 года публичной компании

Превращение тепла в электроэнергию с помощью эффективного органического термоэлектрического материала

Система без электроэнергии использует испарение, чтобы предметы оставались прохладными

Зеркальная гитара Infinity, украшенная светодиодами, осветит ваш день

Интернет на основе светового луча Project Taara коммерчески развернут в Африке

Общегосударственная инициатива по сокращению дорожно-транспортных происшествий с помощью экологически чистых технологий интеллектуального автономного

Предупреждающие огни со звуком

Простой метод производства высокопроизводительных литий-селеновых батарей

Сверхбыстрые полимерные модуляторы, способные выдерживать тепло

Определение микроскопического механизма комбайнов вибрационной энергии

Экологически чистый метод может снизить затраты на переработку литий-ионных батарей.

Прототип топливомера для орбиты

Гигантский шаг к применению антиферромагнитных материалов

Два человека делятся своими крупными победами в приложении фэнтези-футбол, выбирает CES

Новые экологически чистые материалы могут привести в действие умные устройства, использующие рассеянный свет

Время нового состояния вещества в высокотемпературных сверхпроводниках

Катализируем мир с нулевым выбросом углерода за счет сбора энергии из живых клеток

Обоснование использования органических циклов Ренкина в рекуперации отработанного тепла

Система потолочной плитки Ori от Focal Point приглашает специалистов исследовать возвышенный акустический ландшафт

Кайлер Кил из Encore Wire проехал 500 миль за "Bike for the Light"

Полностью настраиваемые центры нагрузки ACS / Uni-Fab с предварительной разводкой экономят время, труд и хранение

Новый All Jack ™ для повышения производительности при установке деталей

Расходы на строительство продолжают снижаться

Падение продаж сегмента освещения LSI на 28%

Примета Времени: наше место для занятий йогой выбирает дезинфекцию видимым светом

Гэри Тротт из Acuity о дезинфекции с помощью фильтров дальнего ультрафиолетового излучения

Исследование in vitro показало, что отфильтрованный вдали от ультрафиолетового излучения C эффективно инактивирует вирус COVID

Исследование Университета Кобе и Ушио: отфильтрованный УФ-С 222 нм как метод дезинфекции

Подписка на новости

Светодиодные лампы Е27

Светодиодные лампы Е40

Подшипники

Люки