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化学家发现使用多相催化剂的新方法

时间：2022-01-28 09:25:05 来源：

科学家们已经开发出一种用于处理铱等催化剂的新方法。

科学家发现了一种处理非均相催化剂的新方法，该催化剂是能源技术发展和工业化学品生产中的关键化学驱动力。

新方法在分子水平上提供了两个原子催化剂的详细机制机理，并为改善一系列催化剂的反应打开了大门，其中包括铱，铱是一种稀有元素，其氧化形式是分裂水分子的最佳催化剂之一。产生氢气和氧气。

此外，该发现可能在生产具有可持续太阳能的燃料方面具有实际应用。

催化是通过引入称为催化剂的其他化学物质来提高化学反应速率的过程。催化剂为连接反应物开辟了一条新途径，但本身并未被消耗。

非均相催化是一种催化形式，其中催化剂的相（通常为固态）与反应物的相不同。科学家说，由于发生反应的分子位点的歧义性，研究非均相催化剂是困难的。

耶鲁大学，波士顿大学，清华大学，加利福尼亚大学欧文分校，塔夫茨大学，劳伦斯伯克利国家实验室，Forschungszentrum Julich和南京大学的科学家组成的研究小组在3月5日在线发表在《美国国家科学院。

研究人员开发了一种简单，稳定的方法，可在氧化铁表面上制备单原子和双原子形式的铱。用电子显微镜确认催化反应位点后，研究人员能够对催化反应涉及的机理进行详细研究。

“这将使我们加深对催化反应的了解，并开发出更坚固有效的催化剂，”耶鲁大学博士后研究员，该研究的第一作者之一杨扬说。“例如，在这项研究中，我们证明了具有双铱原子的催化剂在分解水方面比单原子铱的催化剂要好得多。我们能够充分利用每个铱原子。”

研究人员称，用于反应的氧化铁表面还有其他好处。它具有吸收阳光并推动与太阳能发生化学反应的能力。

这项研究的通讯作者是耶鲁大学化学系教授Victor Batista和Gary Brudvig，以及波士顿学院的Dunwei Wang。波士顿学院的赵燕燕是该研究的第一作者。耶鲁大学的团队还包括研究生凯利·马特纳（Kelly Materna）。

巴蒂斯塔说：“这是一种高度创新的方法，可以更好地控制化学表面的结构和催化功能，从而制作化学表面。”“这种简单的方法可以使原子级的表面设计成为可能，从而使包括能量存储，电子，催化和传感在内的广泛应用受益。”

巴蒂斯塔（Batista）是耶鲁大学化学系和耶鲁能源科学研究所的教职员工。Brudvig是耶鲁大学化学系系主任和耶鲁能源科学研究所所长。

出版物：赵艳艳等，“负载在金属氧化物基质上的稳定铱双核非均相催化剂用于太阳能氧化”，PNAS，2018年； doi：10.1073 / pnas.1722137115

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