研究表明调整催化剂表面的一层原子可以使其工作更好

科学家精心制作了一种用于制造氢燃料的镍基催化剂,一次将其构造成一个原子层,以完全控制其化学性质。但是最终的材料并没有达到预期的性能:当一种催化剂开始工作时,最顶层的原子层重新排列以形成新的图案,好像覆盖地板的正方形瓷砖突然变成了六边形。
他们今天报道,但这没关系,因为了解和控制这种令人惊讶的转变为他们提供了一种开启和关闭催化活性并使更好的催化剂变得更好的新方法。
由斯坦福大学和能源部的SLAC加速器实验室的科学家领导的研究小组今天在《自然材料》中描述了他们的研究。
斯坦福大学材料与能源科学研究所的研究员Will Chueh表示:“催化剂在反应过程中会迅速发生变化,了解它们如何从非活性相转变为活性相至关重要。” SLAC的(SIMES)领导了这项研究。“这种转变为我们提供了相当于旋钮的功能,我们可以旋转它来微调其行为。”
分解水制成氢燃料
催化剂帮助分子反应而不会被反应消耗,因此可以反复使用。它们是许多绿色能源设备的骨干。
这种特定的催化剂,氧化镧镍或LNO,用于在电力驱动的反应中将水分解为氢和氧。这是生产氢燃料的第一步,氢燃料具有巨大的潜力,可以将来自阳光和其他来源的可再生能源以液态形式存储,这种形式能量丰富且易于运输。实际上,一些制造商已经生产了由氢燃料电池驱动的电动汽车。
SLAC SUNCAT界面科学与催化中心的理论家Michal Bajdich说,但这第一步也是最困难的一步,研究人员一直在寻找便宜的材料来更有效地进行。
由于反应发生在催化剂的表面上,因此研究人员一直在尝试精确地设计这些表面,以便它们仅能高效促进一种特定的化学反应。
建筑材料一次一个原子层
在这项研究中研究的LNO属于一类有前途的催化材料,称为钙钛矿,以具有相似原子结构的天然矿物命名。
克里斯托弗·鲍默(Christoph Baeumer)是德国亚琛大学的玛丽·居里研究员(Marie Curie Fellow)来SLAC进行这项研究的,他准备了一种称为外延薄膜的LNO,这种薄膜以原子薄层的形式生长,从而产生了极其精确的排列原子。
鲍默将时间分配在加利福尼亚州和德国之间,在不同的温度下制作了两种版本的胶卷-一种具有富镍表面,另一种具有富镧表面。然后,研究团队通过水分解反应来运行所有版本,以比较它们的性能。
鲍默说:“我们惊讶地发现,具有富镍表面的薄膜进行该反应的速度快两倍。”
调整催化剂表面以获得更好的性能
为了找出原因,团队将影片带到了能源部的劳伦斯·伯克利实验室,在那里,由Slavomir Nemsak领导的小组在高级光源中用X射线观察了它们的原子结构。
纳姆萨克说:“令人惊讶的是,好催化剂和坏催化剂之间的区别仅在于薄膜的最后原子层。” 这些研究还表明,在较低温度下制备的具有富镍表面层的薄膜中,原子的顶层在水分解反应过程中的某个位置发生了转变,这种新的排列方式提高了催化活性。
同时,SUNCAT的博士后研究员兼理论家Jiang Li使用伯克利实验室的能源研究科学计算中心(NERSC)对这个非常复杂的系统进行了计算研究。他的结论与实验结果相符,并预测具有表面转化的催化剂(从立方图案到六边形)将是最活跃和稳定的催化剂。
Bajdich说:“富镍表面的转变是由催化剂的制备方式引起的还是由其在进行水分解反应时所经历的变化所驱动?这很难回答。看起来两者都必须发生”。
他说,尽管这种特殊的催化剂不是世界上将水分解为氢和氧的最佳催化剂,但发现表面转化如何提高其活性很重要,并且也可能适用于其他材料。
他说:“如果我们能够揭开这种转变的秘密,以便我们能够准确地调整它,那么我们就可以利用这种现象在将来制造更好的催化剂。”
免责声明:本文由用户上传,与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考,并不构成投资建议。投资者据此操作,风险自担。 如有侵权请联系删除!
-
全国和美乡村篮球大赛总决赛开赛第四届全国和美乡村篮球大赛也就是大家熟知的村 BA 全国总决赛,于 10 月...浏览全文>>
-
目前人社部、财政部尚未出台 2026 年职工养老金全国统一上调文件,企退、事退人员养老金年度调待政策还没有...浏览全文>>
-
目前人社部、财政部还没有发布 2026 年全国职工养老金统一上调文件,因此甘肃暂时还没有出台本省企业退休、...浏览全文>>
-
目前人社部、财政部尚未出台 2026 年职工养老金全国统一上调文件,企退、事退人员养老金调整政策暂未落地,...浏览全文>>
-
截至当前人社部、财政部还未发布 2026 年全国职工养老金上调的统一文件,甘肃 2026 年职工养老金调整方案...浏览全文>>
-
目前人社部、财政部尚未出台 2026 年职工养老金全国统一上调文件,企退、事退人员养老金年度调待政策没有正...浏览全文>>
-
目前人社部、财政部还没有发布 2026 年全国职工养老金统一上调文件,所以青海 2026 年企业和机关事业单位...浏览全文>>
-
目前人社部、财政部尚未出台 2026 年职工养老金全国统一上调文件,企退、事退人员养老金年度调待政策还没有...浏览全文>>
-
现阶段人社部、财政部还没有出台 2026 年全国职工养老金上调文件,西宁职工退休人员养老金年度调待政策暂未...浏览全文>>
-
目前人社部、财政部尚未出台 2026 年职工养老金全国统一上调文件,企退、事退人员养老金年度调待政策暂未落...浏览全文>>
- 最新消息2026年甘肃养老金定额调整金额计算要参考哪些条件呢定额调整制定依据科普
- 最新消息2026年广西养老金养老细则会有哪些规定职工细则待发文城乡居民养老同步提标
- 最新消息2026年养老金涨幅趋势预测会有哪些参考维度呢养老金涨幅研判依据解读
- 最新消息2026年宁夏养老金60元相关政策具体会是什么情况呢网传60元上调标准暂无官方文件支撑
- 最新消息2026年养老金调整官宣了吗职工养老金年度调待暂未官宣
- 最新消息2026年退休调整多少金额职工养老金暂无上调标准
- 最新消息2026年退休最新规定退休表是什么暂无新版退休年龄表格现行退休政策不变
- 最新消息2026年中央下令养老金一次性发放吗不存在一次性发放养老金政策
- 最新消息2026年今年养老金上调最新消息是什么职工养老金暂未发文城乡居民基础养老金提标
- 最新消息2026年人社部带来关于养老金的好消息是什么城乡居民基础养老金提标职工调待待发文
- 最新消息2026年陕西养老金养老细则会包含哪些规定呢陕西养老金调整规则预判解读
- 最新消息2026年甘肃养老金调整方案细则会包含哪些内容分清职工养老与城乡居民养老细则要点
- 最新消息2026年广西人社厅下发的养老金通知会包含哪些核心要点呢广西养老金通知重点内容科普
- 最新消息2026年宁夏人社局下发的养老金通知会包含哪些信息分清职工养老和城乡居民养老通知内容
- 最新消息2026年养老金上调的依据都会有哪些呢养老金上调制定依据科普
- 最新消息2026年贵州养老金调资通知会包含哪些改动呢职工调资内容待发文城乡居民基础养老金上调
- 最新消息2026年人社部传来关于养老金的好消息是什么养老金利好政策动态解读
- 最新消息2026年退休养老金补发什么时候落实养老金补发落地时间解读
- 最新消息2026年上海今年1至8月退休补发还有吗职工养老金暂无全国调待文件
- 最新消息2026年上海宣布养老金上调了吗职工调待待通知城乡居民养老按国家底线推进
- 全国和美乡村篮球大赛总决赛开赛
- 最新消息2026年甘肃养老金通知全文会涵盖哪些政策内容呢甘肃养老金通知内容预判解读
- 最新消息2026年青海养老金上调标准会设置为多少呢职工标准待发文城乡居民基础养老金底线明确
- 最新消息2026年内蒙古人社部下发的养老金通知会包含哪些内容呢内蒙古养老金调整通知内容解读
- 最新消息2026年内蒙古养老金调整方案会落实哪些调整举措职工调整举措待发文城乡居民基础养老金提标推进
- 最新消息2026年人社部上调养老金通知是否已经正式对外发布呢区分职工养老与城乡居民养老通知进度
- 最新消息2026年10月广州地区养老金退休金补发是否已经正式启动呢年度调待补发暂未启动区分零星补发
- 最新消息2026年养老金涨幅趋势预测是什么养老金上涨趋势研判解读
- 2026年养老金上调政策详解城乡居民基础养老金迎来提标
- 2026和2025年养老金上调准确消息养老金调整最新动态
- 最新消息2026年退休年龄调整最新消息是什么延迟退休稳步研究暂无全国落地新规
- 最新消息2026年福建企退调资方案是什么企业退休调资待国家发文城乡居民养老启动提标
- 最新消息2026年养老金调整时间表详情是什么职工养老金暂无确定时间表
- 最新消息2026年人社部养老金调整通知今天公布了吗职工养老金调整通知暂未对外发布
- 最新消息2026年人社部通知养老金调整有变化吗区分职工养老和城乡居民养老政策
- 最新消息2026年川人社发年8号养老金文件如何解读该养老金调整文件暂未发布
- 最新消息2026年人社部养老金通知全文如何解读区分虚假通知和已落地养老政策
- 最新消息2026年2025养老金调整时间表官方是什么参考2025时间节奏预判2026调待节点
- 最新消息2026年上海养老金调整最新消息是什么上海将按国家要求落实城乡居民基础养老金新标准
- 2026年退休养老金补发何时到位职工养老金调待暂未发文城乡居民基础养老金最低标准提至163元
