Kimya və enerji sənayeləri öz məhsullarını yaratmaq üçün istifadə olunan reaksiyaları idarə etmək üçün katalizatorlardan asılıdır. Bir çox mühüm reaksiyalar heterojen katalizatorlardan istifadə edir, yəni katalizatorlar reaksiya verdikləri maddələrdən, məsələn, avtomobilin katalitik çeviricisindəki qazlarla reaksiya verən bərk platin kimi maddənin fərqli fazasındadırlar.

Elm adamları bir çox kimyəvi reaksiyaların altında yatan mexanizmləri işıqlandıraraq, dəqiq müəyyən edilmiş monokristalların səthini araşdırdılar. Bununla belə, öyrənmək üçün daha çox şey var. Heterojen katalizatorlar üçün onların 3D atom quruluşu , kimyəvi tərkibi və reaksiyaların baş verdiyi aktiv yerlərinin təbiəti uzun müddətdir ki, anlaşılmaz olaraq qalır.

İndi, UCLA-da Kaliforniya NanoSistemlər İnstitutunun üzvləri tərəfindən aparılan tədqiqatlar elektrik enerjisi ilə idarə olunan kimyəvi reaksiyalarda istifadə olunan heterogen nanokatalizatorların 3D atom koordinatlarını, kimyəvi tərkibini və səth tərkibini müəyyən edib .

Komandanın texnikası katalizatorların aktiv sahələrinin əsas anlayışına dərindən təsir göstərə bilər və mühəndislərə nanokatalizatorları onların performansını optimallaşdıracaq şəkildə rasional dizayn etməyə imkan verə bilər, halbuki mövcud metodlar sınaq və səhvə daha yaxındır.

Nature Catalysis jurnalının iyul buraxılışının üz qabığında dərc olunan tədqiqata müvafiq müəlliflər və CNSI üzvləri UCLA Kollecində fizika və astronomiya professoru Jianwei “John” Miao rəhbərlik edirdi; Yu Huang, Traugott və Dorothea Frederkinqli Professor və UCLA Samueli Mühəndislik Məktəbinin materialşünaslıq və mühəndislik şöbəsinin sədri; və Philippe Sautet, kimya və biomolekulyar mühəndislik üzrə görkəmli professor və UCLA Samueli-də magistratura təhsili üzrə sədr müavini.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1722973642&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-08-reveal-atomic-scale-catalysts-sites.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTAuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI3LjAuNjUzMy44OSIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJOb3QpQTtCcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI3LjAuNjUzMy44OSJdLFsiQ2hyb21pdW0iLCIxMjcuMC42NTMzLjg5Il1dLDBd&dt=1722973295456&bpp=1&bdt=263&idt=301&shv=r20240801&mjsv=m202407300101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D8bcf1a0eb299db4a%3AT%3D1722782765%3ART%3D1722973280%3AS%3DALNI_MYcaYdsjTF9D4M7ctgnS3cs0qc0zw&eo_id_str=ID%3Df29dc86762273866%3AT%3D1722782765%3ART%3D1722973280%3AS%3DAA-AfjZCrNPyHdvWDe1YYImBU52o&prev_fmts=0x0%2C1423x739&nras=2&correlator=2839857848660&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=900&u_w=1440&u_ah=860&u_aw=1440&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=347&ady=2047&biw=1423&bih=739&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759875%2C44759926%2C44759837%2C42531705%2C42532524%2C95331689%2C95333410%2C95334525%2C95334828%2C95337870%2C31085792%2C95339225%2C95336266%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&pvsid=4364365217534520&tmod=2075898815&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1440%2C0%2C0%2C0%2C1440%2C739&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV80IiwxXQ..&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=M

Atom elektron tomoqrafiya adlanan mikroskopiya texnikası üçün inkişaf etdirdikləri nailiyyətlərdən istifadə edərək , komanda ya tək platin-nikel ərintisi, ya da bu ərinti və katalizator kimi xidmət edə bilən başqa bir metal olan molibden izlərindən ibarət 11 nanohissəcikləri tədqiq etdi. Tədqiqatçılar nanohissəciklərin üzləri, onların səthi girintiləri və katalizatorların strukturlarının və kimyəvi komponentlərinin nisbi nizamlılığı da daxil olmaqla, atom rezolyusiyasında bir sıra xüsusiyyətləri ölçə bildilər.

Atom elektron tomoqrafiyasından əldə edilən məlumatlar fizikanın və kimyanın fundamental prinsipləri əsasında hazırlanmış süni intellekt modellərinə daxil edilmişdir. Alqoritmlərlə müstəntiqlər katalizlərin baş verdiyi aktiv yerləri müəyyən ediblər. Bu tapıntılar daha sonra real dünya ölçmələri ilə təsdiqləndi.

Alimlərin müşahidələri göstərdi ki, platin səthində kimyəvi aktivlik geniş şəkildə dəyişir – bir neçə miqyasda. Komanda nanokatalizatorların aktiv sahələrinə kəmiyyət anlayışı verən tənliyi formalaşdırmaq üçün ayrı-ayrı atomlar səviyyəsində nanokatalizatorların strukturu və kimyəvi aktivliyi arasında əlaqənin hərtərəfli təhlilini aparıb .

Bu tədqiqat xüsusi elektrokimyəvi reaksiyada platin əsaslı ərintisi nanokatalizatorlara yönəldilsə də, ümumi metod atomların yerli 3D mövqelərini, həmçinin katalizatorların elementar tərkibini və səthini müəyyən etmək üçün müxtəlif reaksiyalar üçün geniş nanokatalizatorlarla tətbiq oluna bilər. tərkibi.

Tədqiqatın ilk həmmüəllifləri Çindəki Westlake Universitetindən Yao Yang və UCLA-dan Jihan Zhou, Zipeng Zhao və Geng Sundur. Digər həmmüəlliflər UCLA-dan olan Saman Moniri, Yongsoo Yang, Ziyang Wei, Yakun Yuan və Yang Liu; Colin Ophus, Jim Ciston və Peter Ercius Lawrence Berkeley Milli Laboratoriyasının Molekulyar tökmə zavodundan; Boulderdəki Kolorado Universitetindən Cheng Zhu və Hendrik Heinz; və Şimal-Şərqi Universitetinin Qiang Sun və Qingying Jia.

Daha çox məlumat: Yao Yang et al, Oksigen azaldılması nanokatalizatorlarının aktiv sahələrinin atom miqyaslı müəyyən edilməsi, Təbiət Katalizası (2024). DOI: 10.1038/s41929-024-01175-8

Jurnal məlumatı: Nature Catalysis 

Kaliforniya NanoSistemlər İnstitutu tərəfindən təmin edilmişdir