通過研究原子水平的材料，瑞典查爾姆斯理工大學(xué)的研究人員找到了一種方法，可以使催化劑更加高效和環(huán)保。結(jié)果發(fā)表在Nature Communications上。該方法可用于改進許多不同類型的催化劑。

催化劑是引起或加速化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)。對于我們大多數(shù)人來說，我們首先想到的可能是汽車中的催化轉(zhuǎn)化器，但催化劑被用于社會的許多領(lǐng)域 - 據(jù)估計催化劑用于制造90%以上的化學(xué)品和燃料。無論它們?nèi)绾问褂?，催化劑都通過復(fù)雜的原子過程進行操作。在查爾姆斯理工大學(xué)的新研究中，物理學(xué)研究人員將兩種方法結(jié)合起來，為催化劑之謎添加了一個新的方法。他們使用先進的高分辨率電子顯微鏡和新型計算機模擬。

“我們設(shè)法通過電子顯微鏡設(shè)法擴展極限并達(dá)到如此精確度，這真是太棒了。我們可以準(zhǔn)確地看到原子在結(jié)構(gòu)中的排列位置和方式。通過具有皮米精度 - 即精確度達(dá)到原子直徑的百分之一 - 我們最終可以改善材料特性，從而改善催化性能，“Chalmers物理系研究員，科學(xué)文章的作者之一Torben Nilsson Pingel說。

通過這項工作，他和他的同事們設(shè)法證明，金屬納米粒子中原子間距的皮質(zhì)級變化會影響催化活性。研究人員使用Chalmers材料分析實驗室的復(fù)雜電子顯微鏡研究了鉑納米顆粒。通過Andrew Yankovich的方法開發(fā)，研究人員已經(jīng)能夠提高精度，現(xiàn)在甚至可以達(dá)到亞微米級精度。他們的結(jié)果現(xiàn)在有廣泛的意義。

“我們的方法不僅限于特定材料，而是基于可應(yīng)用于不同催化體系的一般原則。由于我們可以更好地設(shè)計材料，我們可以獲得更節(jié)能的催化劑和更清潔的環(huán)境，”Eva Olsson說。 ，查爾莫斯物理系教授。

這項工作是在Chalmers的催化能力中心的框架內(nèi)進行的。為了研究原子間距的微小變化如何真正影響催化過程，MikkelJørgensen和物理系博士生兼教授HenrikGrönbeck分別在位于Chalmers的國家計算中心進行了先進的計算機模擬。利用顯微鏡的信息，他們能夠精確模擬催化過程如何受到原子距離微小變化的影響。

“我們開發(fā)了一種新的方法來模擬納米粒子上的催化過程。由于我們已經(jīng)能夠在我們的計算模型中使用實際值，我們可以看到如何優(yōu)化反應(yīng)。催化是一個重要的技術(shù)領(lǐng)域，因此每一項改進都是HenrikGrönbeck說：“在經(jīng)濟和環(huán)境方面都是值得進步的。”