Nanomikrozell-Katalysatoren: Eine neue Art von hocheffizienten integrierten Katalysatorsystemen
chemische Reaktionen beinhalten die gerichtete Migration von Elektronen und geladenen Zwischenprodukten, abhängig von den Redoxpotentialen verschiedener reaktiver Stellen. Die chemische Energie kann in elektrische Energie umgewandelt werden, wenn die chemischen Reaktionen in Brennstoffzellengeräten stattfinden. Allerdings müssen, eingeschränkt durch die hohen Energiebarrieren chemischer Reaktionen, zahlreiche chemische Reaktionen unter rauen Bedingungen oder in Gegenwart von Katalysatoren durch Änderung der Reaktionswege durchgeführt werden, obwohl die freie Gibbs-Energie viel kleiner als Null ist. Vor kurzem wurde ein neuartiges integriertes Katalysatorsystem entwickelt, das als Nanomikrozellkatalysator bezeichnet wird und ein neues Fenster für die Entwicklung hocheffizienter Katalysatoren öffnet, indem die Energiebarrieren chemischer Reaktionen deutlich reduziert werden.
Vorgeschlagene katalytische Zyklen zur Hydrierungsreduktion von Benzaldehyd, katalysiert durch den Nanomikrozellenkatalysator Pd-BNCD.
©Science China Press
Diese Arbeit wurde im Science Bulletin von Chuan-De Wu et al. von der Zhejiang University berichtet. Inspiriert von den natürlichen Phänomenen, wie z.B. Stahlkorrosion, schlugen die Autoren ein neuartiges integriertes Katalysatorsystem vor, das als Nanomikrozellkatalysatoren bezeichnet wird und aus verschiedenen redoxaktiven Stellen mit unterschiedlichen Oxidationsreduktionspotenzialen und katalytischen Eigenschaften besteht, die auf leitfähigen Matrizen immobilisiert sind. Ähnlich wie bei herkömmlichen Brennstoffzellen integriert das Nanomikrozell-Katalysatorsystem gepaarte Anoden und Kathoden, die durch nanoskalige leitfähige Matrizen verbunden sind, was die katalytische Effizienz bei chemischen Reaktionen deutlich verbessern könnte.
Die Autoren bereiteten einen Nanomikrozellkatalysator vor, der aus bor- und stickstoffdotierten Kohlenstoff-Nanodots (bezeichnet als BNCDs) und immobilisierten Pd-Spezies durch Koordination mit N-Atomen besteht, um die katalytischen Eigenschaften des Proof-of-Concept-Katalysatorsystems zu untersuchen. Im Nanomikrozellenkatalysator wurden BNCDs als leitfähige Matrizen, immobilisierte Pd-Spezies an N Stellen als Anode und elektronenmangelhafte B-Atome als Kathode verwendet. Die Autoren wählten die katalytische Hydrierung von Benzaldehyd als Modellreaktion, um die Rolle der verschiedenen Bestandteile im Katalysatorsystem hinsichtlich der katalytischen Eigenschaften zu untersuchen. Detaillierte experimentelle Ergebnisse zeigten, dass die katalytischen Eigenschaften des Nanomikrozellenkatalysators bei der Hydrierung von Benzaldehyd stark von der selektiven Adsorption und katalytischen Aktivierung verschiedener Reaktanden durch verschiedene redoxaktive Elektroden und der Transporteffizienz von Elektronen und Ladungsträgern abhängig sind.
Nach den Ergebnissen dieser Arbeit, die Nanomikrozellen-Katalysatorsystem bietet eine neue Perspektive, um viele schwer zu verstehende Phänomene in katalytischen Reaktionen zu veranschaulichen, und öffnet ein neues Fenster für die geplante Synthese von fortgeschrittenen Katalysatoren zur Verbesserung der katalytischen Eigenschaften durch eine deutliche Reduzierung der chemischen Reaktion Energiebarrieren. Das Nanomikrozell-Katalysatorsystem eröffnet auch neue Wege für die Entwicklung von Hemmkatalysatoren zur Verzögerung chemischer Reaktionen im Korrosionsschutzbereich und die Herstellung effizienter Elektrokatalysatoren und Photokatalysatoren.
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
Originalveröffentlichung
Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft
Holen Sie sich die Chemie-Branche in Ihren Posteingang
Ab sofort nichts mehr verpassen: Unser Newsletter für die chemische Industrie, Analytik, Labor und Prozess bringt Sie jeden Dienstag und Donnerstag auf den neuesten Stand. Aktuelle Branchen-News, Produkt-Highlights und Innovationen - kompakt und verständlich in Ihrem Posteingang. Von uns recherchiert, damit Sie es nicht tun müssen.
