博科園 科學家打破了催化速度的極限,明尼蘇達大學和麻薩諸塞大學阿姆赫斯特分校的一組研究人員發現了一種新技術,可以使化學反應的速度比目前的反應速度極限快一萬倍。 這些發現可以提高開發化肥、食品、燃料、塑膠等成千上萬種化學過程的速度,降低成本。 這項研究發表在美國化學學會的權威期刊《ACS催化》上。 在化學反應中,科學家們使用所謂的催化劑來加速反應。 發生在催化劑表面(如金屬)上的反應將會加速,但速度只能達到薩巴蒂爾原理所允許的限度。 通常被稱為「黃金原則」催化,最好的催化劑旨在完美地平衡一個化學反應的兩個部分。 反應分子應該附著在金屬表面,反應既不強烈也不弱,但「恰到好處」。 自從這一原理定量建立以來,Sabatier最大值一直是催化速度的極限。 由美國能源部資助的催化能源創新中心的研究人員發現,可以透過在催化劑上施加波來創造一種振盪催化劑,從而打破速度限制。 波有一個頂部和一個底部,當施加時,它允許化學反應的兩個部分以不同的速度獨立發生。 當施加在催化劑表面的波與化學反應固有頻率相匹配時,透過一種稱為「共振」的機制,反應速率急劇上升。 明尼蘇達大學(University of Minnesota)化學工程和材料科學教授、該研究的作者之一保羅·多恩豪爾(Paul Dauenhauer)說:我們很早就意識到催化劑需要隨著時間的推移而變化,結果發現,千赫茲到兆赫的頻率會顯著加快催化劑的速度。 催化速度極限,或薩巴蒂爾最大值,只適用於少數金屬催化劑。 其他結合較弱或較強的金屬反應速度較慢。 因此,催化劑反應速率相對於金屬型別的圖被稱為「火山型圖」,其中最好的靜態催化劑存在於火山峰頂的正中間。 能源創新催化中心(catalyst sis Center for Energy Innovation)的博士後學者亞歷克斯·阿達格(Alex Ardagh)說:最好的催化劑需要在兩側的強結合條件和弱結合條件之間快速切換。 如果足夠快地翻轉結合強度,在強結合和弱結合之間跳躍的催化劑實際上會超過催化速度限制。 加速化學反應的能力直接影響到用於開發化肥、食品、燃料、塑膠等數千種化學和材料技術。 在過去的一個世紀裡,這些產品已經被最佳化使用靜態催化劑,如負載金屬。 提高反應速度可以大大減少製造這些材料所需的裝置數量,並降低許多日常材料的總成本。 催化劑效能顯著提高也有可能縮小分散式和農村化學過程的系統規模。 由於大規模傳統催化劑系統的成本節約,大多數材料只在煉油廠等巨大的集中地點生產。 更快動態系統可以是較小的程序,可以位於農村地區,如農場、乙醇廠或軍事設施。 能源創新催化中心主任Dionisios Vlachos教授說:這有可能徹底改變我們生產幾乎所有最基本的化學品、材料和燃料的方式。 從傳統催化劑向動態催化劑的轉變,將與從直流電向交流電的轉變一樣大。 博科園|研究/來自:明尼蘇達大學 參考期刊《ACS催化》 DOI:10.1021/acscatal.9b01606 博科園|科學、科技、科研、科普 《化學重大飛躍:打破催化速度限制,超過極限1萬倍!》完,請繼續朗讀精采文章。 喜歡 科學報 cn-n.net,請記得按讚、收藏及分享。
音調
速度
音量
語言
化學重大飛躍:打破催化速度限制,超過極限1萬倍!
精確朗讀模式適合大多數瀏覽器,也相容於桌上型與行動裝置。
不過,使用Chorme瀏覽器仍存在一些問題,不建議使用Chorme瀏覽器進行精確朗讀。