למה גודל ענייני זהב כזרז

הרב יגאל כהן - 3 דק' של אמונה | כגודל החבילה שלך - כך גודל הנשמה שלך [כתוביות] (יולי 2019).

Anonim

זהב הוא המתכת האצילית ביותר - העמיד ביותר בפני חמצון. עם זאת, זהב nano יש יכולת ייחודית לבצע כזרז, אפילו בטמפרטורות נמוכות. המנגנון הבסיסי של שינוי זה תלוי בגודל תכונות יש מדענים תמוה מאז התופעה התגלה בסוף 1980.

צוות חוקרים, כולל יינג דו, צ'ונגמין וואנג וג'ון לי מהמעבדה הלאומית של צפון האוקיינוס ​​השקט, הציגו את השאלה הזו תוך שימוש במיקרוסקופ אלקטרונים להעברת איכות הסביבה. עבודתם חשפה תובנות חדשות על תכונות קטליטיות חריגות של חלקיקים זהב ultrasmall כאשר הם נחשפים גז מגיבים. פרטים על הממצאים שלהם פורסמו בהליכים של האקדמיה הלאומית למדעים נייר שכותרתו "גודל מבנים דינמיים תלויים של חלקיקים נתמכים זהב במצב CO חמצון התגובה."

מחקרים באתרו של אשכולות זהב ultrasmall בסביבה תגובתי היו חסרים, מה שהופך אותו קשה לאמת את המקור של אפקט גודל בקטליזה. מחקר זה השתמש במיקרוסקופ אלקטרונים בתמסורת אלקטרונית כדי לחשוף כי חלקיקי זהב, כאשר מבודדים עד לגודל קריטי, עוברים שינויים מבניים דינמיים תחת תנאי העבודה הקטליטית, וכל אטומי הזהב באשכול יכולים להיות מופעלים כדי לקדם את התגובות הקטליטיות. עדויות הטרנספורמציה בסולם האולטרה-סולם הזה ניתנות להשגה רק באמצעות אפיון באתרו ובאופנדו.

ממצא זה מאתגר את החשיבה הקלאסית כי זהב כזרז שומרת על אותו מבנה בין תנאים סטטיים וקטליטיים. למעשה, אלה אולטרסמאל יציב אחר אשכולות זהב יכול להפוך לשלב metastable. התוצאות גם מראים כי nanocatalysts עשוי לפעול באופן דינמי יחיד אטום זרזים, מושג זה עורר לאחרונה עניין מרשים בקהילה קטליזה.

"המבנה המפורט-יציבות-יחסי-רכוש ​​שהוקם כאן יכול להוביל לשינוי פרדיגמה בתכנון זרזים אטומיים יעילים", אומר וואנג.

צמידי זהב אולטראסמלים נתמכים על גבי קרמיקה גבישית אחת (CEMO 2) (111)) סרטים דקים נחשפו לגז פחמן חד חמצני וחמצן (CO + O 2) באמצעות מיקרוסקופיית אלקטרונים סביבתיים בשילוב עם מודלים חישוביים וסימולציות מולקולריות-דינמיות. החוקרים נצפו תגובות מבניות שונות הגז המגיב בהתאם לגודל של ננו-חלקיקים. ב ultrasmall שלה (עשרות אטומים) טופס, חלקיקים זהב מוצג שינויים מבניים דינמיים תחת תנאי עבודה קטליטי; המבנה הפנימי אבד והאשכולות הופרעו, ואילו אטומים מתואמים דינאמיים נמוכים נוצרו על פני השטח. סימולציות מולקולרית דינמיקה מולקולרית אישר תצפיות אלה ועוד גילה כי הדור של אטומים מתואמים דינמי נמוך באמצעות מינים זהב קרבוני יכול לשמש כמרכז פעיל דינמי לחמצון CO.

עבור חלקיקים גדולים מעט יותר (עד כמה מאות אטומים), מבנה מעוקב אחר, יציב פנים אל פנים, הפך מבנה מסולף תחת חשיפה CO ו- O 2, אשר הפך נוזל דמוי, ויוצרים בו זמנית אטומי זהב מתואמים נמוך.

לעומת זאת, חלקיקים גדולים יותר שמרו על המבנה שלהם תוך עוברים השחזורים משטח מקומי.

התגובה המבנית תלויית הגודל של הגז המגיב, בעיקר ייצור של אטומי גל מתואמים דינאמיים ברמה נמוכה בחלקיקי זהב אולטרסמלים, יכולה להגביר באופן יעיל את התגובה באמצעות התחבורה הפסיאלית של ה- CO לאתרי תגובה, ומכאן הגדרת שורש הסיבה לענייננו של גודל קטן זהב קטליזה ומדוע חלקיקי זהב גדולים נוטים להיות אינרטי.

הצוות סבור שיש לעשות יותר עבודה כדי לחקור כיצד חלקיקי זהב להשתנות מהמבנה המסודר שלהם למבנה מסולף, ולהבין אם אפקט גודל זה קיים גם במערכות קטליטיות אחרות. הם מחפשים מימון נוסף ומשאבים לתמיכה במחקר מורחב בתחום זה.

menu
menu