即使没有贵金属反应速度也很快     DATE: 2019-07-30 09:06

  贵金属通常是有效的催化剂,但它们成本高昂。非贵金属纳米粒子有朝一日可以替代用于制氢的昂贵催化剂。然而,通常很难确定它们可以达到的反应速率,特别是在涉及氧化物颗粒时。因为检测时必须使用粘合剂和导电剂将催化颗粒附着到电极上,这会使结果失真。借助于单个颗粒的电化学分析,研究人员现已成功地确定了由钴氧化铁制成的纳米催化剂的活性和物质转化—没有任何粘合剂。相关研究结果已于2019年5月30日由Ruhr-UniversitätBochum教授及Kristina Tschulik教授领导的团队在美国化学学会期刊上在线发表。

  “非贵金属催化剂的开发在实现能源转型方面发挥着决定性作用,因为它们价格便宜,并且可以大批量供应满足生产可再生燃料所需”卓越鲁尔溶剂化探索组成员Kristina Tschulik表示。氢是一种有前途的能源,可以通过电解获得,即通过将水分解成氢和氧来获得。目前,限制该路线的因素是产生氧气的部分反应。

  研究人员目前在工作中研究了钴氧化铁颗粒如何有效地催化氧气的产生。他们连续分析了许多单个粒子。催化过程中颗粒在电极表面上催化氧气产生并测量产生的电流,这提供了反应速率的信息。“我们已经测量了每平方米几千安的电流密度,这高于工业目前可能的反应速度。”Tschulik说。

  该团队表明,对于小于10nm的颗粒,电流取决于颗粒尺寸,催化剂颗粒越小电流越小。电流也受到反应中产生的氧气的限制,并且从颗粒表面扩散开。

  在催化实验之后,研究人员在透射电子显微镜下观察催化剂颗粒。“尽管反应速度很快,尽管颗粒催化产生如此多的氧气,但催化剂几乎没有变化,它在极端条件下的稳定性非常出色。”Tschulik总结道。

  当前工作中使用的分析方法也可以转移到其他电催化剂中。“为了能够有效地进一步开发未来可再生能源技术的非贵金属催化剂,必须更多地了解纳米催化剂的活性”鲁尔大学波鸿分校的研究人员说。为了分析粒度对催化活性的影响,极速快三投注平台关键是合成具有确定尺寸的纳米粒子。作为鲁尔大学联盟的一部分,波鸿团队与生产催化剂颗粒的Stephan Schulz教授领导的杜伊斯堡—埃森大学的研究人员密切合作。

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