一条更有效的绿色生产生物衍生化学品和燃料的途径

研究人员发现,当金和钯纳米颗粒被放置在导电载体上时,反应速度会提高.

研究人员发现,当金和钯纳米颗粒被放置在导电载体上时,反应速度会提高.

美国里海大学和卡迪夫大学的研究人员首创了一种将金和钯纳米颗粒置于导电载体上的双金属催化技术.K. 这个过程可以支持可再生生物衍生燃料和化学品的绿色生产(iStock-simpson33). 

催化剂, 使化学反应更快更有效地发生, 人们日常使用的大部分化学品都是用在生产中吗, 如汽油, 化肥, 甚至人造黄油. 这个问题? 许多这样的催化过程都需要大量的能量, 通常以热量的形式, 并产生有害的副产品. 此外,这些产品中的大多数仍然是由化石燃料生产的.

来自美国CQ9游戏大学的研究人员.S. 以及美国卡迪夫大学.K. 在导电性载体上使用金和钯纳米颗粒的双金属催化技术,可能为绿色生产可再生生物衍生燃料和化学品开辟新的设计途径.

这项合作的结果发表在一篇论文中。”金钯分离增强了醇氧化的双金属催化作用最近发表在该杂志上 自然. 来自里海的作者包括: 史蒂文·麦金托什化学与生物分子工程系 克里斯托弗•吉利, Department of 材料科学与工程; and, from Cardiff: 格雷厄姆·J. 钦斯马普-卡迪夫多相催化基础研究中心.

金和钯是最有前途的元素,用于催化生物衍生分子升级为有用的化学物质. 诀窍在于,每个元素在升级过程中的不同反应步骤中都是活跃的, 麦金托什解释说. 在这种情况下,金对醇脱氢有活性,但对氧还原没有活性. 钯则相反. 他说,这些元素通常被组合成单个粒子,形成一种“折衷”催化剂. 

McIntosh和他的同事利用这两种元素发现了一种意想不到的双金属催化剂活性的增强,这是由于两种元素的粒子通过导电支撑体的电子转移相互“交谈”. 他们演示如何, 通过分离双金属碳负载催化剂中的金和钯组分, 与相应的合金催化剂相比,他们几乎实现了两倍的反应速度. 

“当这两种不同类型的粒子被放在一个导体支撑上,使它们之间的电子转移成为可能时,它们的速率会显著增加——超过各自的速率,”麦金托什说. “解释为什么会发生这种情况需要大量深入的研究, 反复验证假设,直到得出本文的结论.”

这次合作将电催化和热催化结合在一起,以理解和设计新的催化剂系统.

“这种混合方法意味着CQ9游戏不仅可以了解颗粒在支撑材料上的位置, 并利用电化学技术来证明这一过程的机理和驱动力,”麦金托什说.

这一发现可以为设计和理解用于广泛反应的类似双金属催化剂体系提供途径, 麦金托什说, 他补充说:“在这种情况下,它有可能改变专家对许多应用领域的催化剂设计和创造的看法, 用于生物衍生化学品和燃料的绿色生产.”

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