无金属催化剂发现可以彻底改变生物和化石燃料生产

时间：2022-05-07 09:25:06 来源：

新发现的无金属碳基催化剂，对许多行业的潜力更便宜，更高效，包括制造生物和化石燃料，电常放和燃料电池。

美国能源部AMES实验室的科学家发现了一种无金属碳基催化剂，可能潜在的昂贵且对许多工业关注的昂贵且更高效，包括制造生物和化石燃料，电殖分析和燃料电池。

在最基本的，这些行业过程涉及分裂强化学键，如氢气，碳 - 氧和碳 - 氢键。传统上，这已经通过使用过渡或贵金属的催化剂来实现，其中许多昂贵铂和钯的许多昂贵且低。

科学家们用一种异质催化剂，氮气组件碳（NACS）进行了实验，其中氮在碳表面上的设计和放置大大影响了材料的催化活性。在碳表面上的这些n原子预先被认为彼此远离，因为N原子的紧密放置是热力学上不稳定的。AMES实验室的团队将NACS合成的N个前体和热解温度与N分布相关联，并发现可以通过设计制造元稳定的N组件并提供意外的催化反应。这种反应包括芳基醚的氢解，乙苯和四氢喹啉的脱氢，以及普通不饱和官能团的氢化（例如酮，烯烃，炔烃和硝基）。此外，NACS催化剂具有稳健的选择性和活性，用于在高温和/或压力下的液体和气相反应。

“我们发现，氮气如何分布在这些NACS的表面上非常重要，并且在该过程中实现了这是一个完全新的化学活动，”Ames实验室助理科学家龙旗说。

“发现应该使科学家设计能够设计能够在没有过渡金属的情况下实现更复杂和具有挑战性的化学转变的氮气组件，”艾博华华文学师文汉·艾美实验室科学家“它广泛适用于许多不同类型的化学转换和行业。”

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参考：“过渡金属样肉催化剂”由Zhicheng罗，仁丰聂，富国Nguyen，Abhranil Biswas，Ranjan K. Behera，Xun Wu，Takeshi Kobayashi，Aaron Sadow，Bin Wang，Wenyu Huang和Long Qi，2020年8月14日，自然communications.doi：
10.1038 / s41467-020-17909-8

计算模拟由北王，化学，生物和材料工程副教授，俄克拉荷马大学教育研究中心，国家能源研究科学计算中心（NERSC），美国能源办公室科学用户设施。

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