搜索热:47013 二维材料
扫一扫 加微信
马赛克蔡依林 > 新闻资讯 > 科技前沿 > 消息正文
化学重大飞跃!打破催化速度的限制,超过极限1万倍!
发布:kittyll   时间:2019/6/4 10:15:29   阅读:207 
分享到新浪微博 分享到腾讯微博 分享到人人网 分享到 Google Reader 分享到百度搜藏分享到Twitter

化学家打破了催化速度的极限!近日,明尼苏达大学和马萨诸塞大学阿默斯特分校的研究人员发现了一种可以加快化学反应速度的新技术,比目前的反应速度限制快10000倍。相关研究成果以“Principles of Dynamic Heterogeneous Catalysis: Surface Resonance and Turnover Frequency Response”为题发表在美国化学会权威期刊《ACS 催化》上(DOI:10.1021 / acscatal.9b01606)。

在催化剂表面发生的反应将会加速,但只能达到Sabatier原理允许的速度,通常被称为催化的“Goldilocks”原则,最好的催化剂旨在完美平衡化学反应的两个部分。反应分子粘在金属表面上,既不会太强也不会太弱,但“恰到好处”。这一原则于1960年建立,Sabatier最大值目前仍然是催化速度极限。近日,由美国能源部资助的催化能源创新中心的研究人员发现,通过向催化剂施加波浪打造振荡催化剂可以打破催化速度的限制。

波具有波峰和波谷,当施加时,它允许化学反应的两个部分以不同的速度独立地发生。当施加到催化剂表面的波与化学反应的固有频率相匹配时,速率通过“共振”的机制显著上升。
 

图片来源:明尼苏达大学

明尼苏达大学(Uniersity of Minnesota)化学工程和材料科学教授Paul Dauenhauer说:“我们很早就意识到催化剂需要随着时间的推移而改变,事实证明,千赫兹到兆赫的频率会大大加快催化剂的使用速度。” 

催化速度限制或Sabatier最大值仅适用于少数金属催化剂。具有较弱或较强结合的其他金属表现出较慢的反应速率。因此催化剂反应速率相对于金属类型的图被称为“火山地形”,其中最好的静态催化剂存在于火山峰的中间。

催化能源创新中心的博士后学者Alex Ardagh说:最好的催化剂需要在火山图两侧的强弱结合条件之间快速转换,如果我们足够快地翻转结合强度,那么在强力和弱结合之间跳跃的催化剂实际上会超过催化速度限制。

加速化学反应的能力直接影响肥料、食品、燃料、塑料等数千种化学和材料技术的开发。在过去的一个世纪中,这些产品已经使用静电催化剂如负载金属进行了优化。提高反应速率可以显着减少制造这些材料所需的设备数量,并降低许多日常材料的总体成本。

“这有可能彻底改变我们制造几乎所有最基本化学品的方式,如材料和燃料,” 催化能源创新中心主任Dionisios Vlachos教授说。“从常规催化剂到动态催化剂的转变将与从直流电到交流电的转变一样大。”
 

Paul Dauenhauer教授

课题组主页:https://dauenhauer.cems.umn.edu/

参考资料:

https://twin-cities.umn.edu/news-events/research-brief-energy-researchers-break-catalytic-speed-limit 
//dx.doi.org/10.1021/acscatal.9b01606 

来源:ChemNews,化学科讯
相关信息
   标题 相关频次
 以化学“催化”育人之美
 2
 中国科学院纳米碳催化研究取得新进展
 2
 “一辈子甘当教书匠”的院士申泮文 走了
 1
 《理化检验-化学分册》2019年专题报道征稿启事
 1
 2015研究前沿:中国在化学与材料科学领域全面超过美国
 1
 2016年诺贝尔化学奖:有关分子层面上设计机器的故事
 1
 2017年诺贝尔化学奖,花落谁家?
 1
 2017年诺贝尔化学奖:让你看清生物大分子的模样
 1
 2019年美国化学就业市场预测
 1
 220kV钢芯铝绞线断股事故化学分析
 1
 4(2-吡啶偶氮)间苯二酚对钪(Ⅲ)与四-(4-三甲胺基苯基)卟啉显色反应催化机理的研究
 1
 analytica China 2018展位预售优惠正式启动!
 1
 Fe3+催化二苯胺磺酸钠显色-分光光度法测定消毒液中过氧化氢
 1
 纯净铜纳米团簇生长及其电催化性能研究取得进展
 1
 单相白光金属有机框架材料研究获进展
 1
 砥砺奋进的5年: 中国化学在转型中焕发新活力
 1
 电氧化促进的碳氢键官能团化反应研究获进展
 1
 俄罗斯研究人员开发出制备超高分子量聚乙烯新技术
 1
 感知死亡的气息!这款生物电子“鼻”做到了
 1
 钴薄膜带来更洁净燃料
 1
 国土资源部发布区域地球化学样品分析方法行业标准
 1
 合肥研究院发现碲化镍纳米材料的类酶催化活性
 1
 化工建设:构筑化学工业的基石
 1
 化学担当——记著名有机化学家戴立信院士
 1
 化学方法“开辟”构建2D材料的新天地
 1
 化学家揭秘洋葱发苦的怪味道从何而来
 1
 化学家解开了量子点之谜
 1
 化学领域即将用虚拟现实眼镜研究分子结构
 1
 急需获得突破的15个科学领域:新材料、新能源等
 1
 蒋尚达:跨界科学家,不止有“情怀”
 1
 惊了!没想到古人也懂化学?藏在古诗里的化学方程式
 1
 开启化学的新一天:分子CT扫描加速药物发现
 1
 科普:化学通信用醋和清洁剂替代电信号
 1
 美国化学文摘社甄选全球26位2016年化学未来领袖
 1
 纳米空间,静电控制的环化反应
 1
 牛津大学肖天存:科技应用之路领跑者
 1
 女留学生吸“笑气”成瘾,“笑气”究竟是什么?
 1
 欧盟研发新型快速化学品检测仪
 1
 盘点2016全球最受关注的十大化学成果
 1
 热烈祝贺《理化检验》两册期刊喜获“2017年上海市期刊编校质量检查优秀期刊”奖
 1
 热烈祝贺《理化检验》两册期刊喜获“2017年上海市期刊编校质量检查优秀期刊”奖
 1
 三位中国大陆科学家当选国际地球化学学会会士
 1
 上海材料研究所招聘
 1
 时评:北大教授状告“恨化学”的背后
 1
 水果中的天然化合物可代替有毒杀虫剂
 1
 苏州大学黄小青团队Angew. Chem. Int. Ed.:实现高效析氧反应的双钙钛矿LaFexNi1-xO3纳米棒催化
 1
 碳氢化合物光催化剂的研究得到进一步突破
 1
 我国纳米核心技术取得重大突破
 1
 新型薄膜让净水更高效廉价
 1
 新型催化剂可高效分解二氧化碳
 1
一周新闻 Top 10
新品发布
专题报道
909| 250| 457| 181| 848| 748| 488| 248| 752| 106|