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一个可以将多种金属结合成均匀混合纳米颗粒的新技术介绍

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依据他们在2018年3月30日发行的科学杂志封面文章中报导的研讨,这项新技术使研讨人员能够吞并多种金属,包括那些一般以为不能混合的金属。研讨人员指出,这一进程现已导致了在动力和化学工业中有用的创新和安稳纳米粒子的开发。

几种工业产品如塑料和肥料是在催化剂的帮助下组成的,这些催化剂是加速化学反应的物质。在这样的进程中,金属合金纳米颗粒发挥要害作用; 但是,迄今为止,因为出现了绑缚,只需一小部分这样的颗粒是可用的,一起将极点不同的金属组组成均匀合金或金属组合。当缩小到催化运用所需的纳米级时,问题往往更加困难。

新技术包括运用冲击波以极高的速度将金属加热至异常高的温度,即等于或高于2000 K,加热以及在几毫秒内将其冷却。通过在更高的温度下将金属熔融在一起构成小液滴溶液。然后将液滴快速冷却以构成均匀的纳米颗粒。这种被称为高熵合金纳米粒子的新材料被以为在工业相关的化学反应中作为催化剂具有广泛的运用,能够跋涉出产进程中的动力功率并下降出产本钱。

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幸运飞艇游戏该研讨的一起作者之一Chao Wang说:“ 这种方法能够使自然界中不存在的金属组组成为新的组合,”他是约翰霍普金斯怀廷工程学院化学与工程系助理教授生物分子工程。王和他的研讨团队开发了一种依据这些高熵合金纳米粒子的五金属催化剂,并且在将氨选择性氧化成氮氧化物期间确立了其优异的催化功用 – 用于化学工业中用于组成硝酸的反应 – 一种要害化学肥料等产品的许多出产。

在王的实验室进行的这项研讨是与麻省理工学院,芝加哥伊利诺伊大学和马里兰大学学院公园的协作火伴协作的一部分。该方法能够使各种金属均匀混合,并且还能够以催化进程所需的纤细颗粒的方法出产合金。取决于较低温度和逐步加热和冷却方法的常规技术一般会导致金属团簇替代单独的颗粒。

为了开发纳米粒子,研讨人员将金属盐 – 通过金属和酸(如硫酸和盐酸)之间的互相作用组成了碳纳米纤维 – 一种常用于催化作用的导电支撑材料。类似于短路的电脉冲被用于通过加热激活金属盐,并且通过调整冷却速率来控制混合物的热力学和动力学性质。

通过不同金属之间的协同作用,容许史无前例的反应途径和催化机制。除了出产硝酸外,该团队正在研讨纳米颗粒在反应中的用处,例如消除车辆废气中的氮氧化物。

这项研讨没有得到直接资助。约翰霍普金斯大学团队通过大学的催化剂和发现奖供认内部支撑。国家科学基金会(NSF)通过发布DMR-0959470支撑设备的收购。水兵研讨所多学科大学研讨计划赠款,国防部国防科学与工程研讨生奖学金以及NSF赠款CMMI-1619743和DMR 1410636方法的额外支撑得到了作者的认可。

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