科學家突破性地開發“納米多元素催化劑” 表現出”全能性和多功能性”

據外媒報道,日本的一個研究小組成功地開發了一種“納米多元素催化劑,它含有14種元素,在原子水平上均勻地混合,並作為催化劑使用。由10種或更多元素組成的高熵合金可以作為催化劑,表現出”全能性和多功能性”,能夠根據反應領域自由改變其形態並變得活躍。然而,到目前為止,生產由10種以上的元素組成的熵合金並不容易。原因是存在一些難以混合的元素的組合,如水和油。

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由高知工科大學環境科學與工程學院的研究人員蔡澤興和Takeshi Fujita教授以及東京工業大學材料科學與工程學院的Masahiro Miyauchi 教授領導的聯合研究小組,通過一種被稱為去合金化的方法,通過合金中特定元素的選擇性腐蝕和洗脫,開發了一種”納米多元素催化劑”。製造方法很簡單:製備含有14種元素的鋁合金,通過使用鹼性溶液優先溶解鋁來製造納米多孔超級多元素催化劑。研究人員發現,通過使用這種方法,在製造出具有大比表面積(單位質量材料的表面積)、孔徑約為5納米的納米多孔結構的同時,鋁以外的其他元素在鹼性溶液中不溶解,以固溶體合金的形式累積聚集,其中14種元素在原子水平上均勻分佈。

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此外,由於多元素疊加效應(“雞尾酒效應”),納米多孔超級多元素催化劑被發現顯示出作為水電解電極材料的優良特性。由於這種催化劑含有多種不同的元素,因此有望在未來發展成為一種萬能的多功能催化劑。

這項研究是在日本科技振興機構(JST)的戰略基礎研究計劃CREST(團隊類型)下進行的,研究領域是:“利用多樣化天然碳資源的創新催化劑和創造技術”。

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