.jpg)
Verden står over for en række alvorlige udfordringer med at sikre mere effektiv og bæredygtig kemisk og energiproduktion. Katalyse spiller allerede en central rolle i sådanne teknologier, men nye og billige katalysatorer er hårdt brug for, hvis vi skal imødekomme de globale udfordringer. Scanning Tunneling Microscopy (STM) er et unikt real-space teknik katalysator modelsystemer, som kan give ny indsigt i industrielle katalytiske systemer til at identificere de aktive sites, betydningen af defekt sites og støtte effekter. Vi nærmer os en tid, hvor fundamentale atomar skala indsigt i overfladen struktur og reaktivitet kan føre til udformning af en ny overlegen katalysator opererer under teknisk relevante betingelser.
Step-by-Step Surface-katalytiske reaktioner
Vores første eksempel omhandler design af et nyt damp-reformering katalysator. Mens guld og nikkel er blandbare i bulk, Flemming Besenbacher og Dr. Thostrup ved Interdisciplinært Nanoscience Center (iNANO ) har opdaget, at de to faktisk udgør en overflade legering. Taget sammen med det faktum, at Ni, når det anvendes som en damp-reformering katalysator, hurtigt passiveret af grafit dannelse, Flemming Besenbacher og Dr. Thostrup undersøges, om Au-Ni overflade legering er mere modstandsdygtige.
Fra høj opløsning STM billeder blev det afsløret, at Au atomer legeret til Ni overfladelag forstyrrer den elektroniske struktur af de nærliggende Ni atomer, i den forstand, at Ni-atomer med en nabo Au atom bliver foreviget på billeder lysere ved STM (se nedenstående figur ). Dette har den overraskende effekt af at sænke tendens til overfladen for at binde kulstof og form grafit. Disse grundlæggende resultater inspirerede syntesen af en stor overflade, milligal 2 O 4-understøttede Au-Ni damp-reformering katalysator.
.jpg)
Som et andet eksempel, Besenbacher professor og dr Thostrup løst en reaktion mellemprodukt i den hydrodesulphurization (HDS) proces, der er ansat på næsten alle forbrændingsprodukter afledt af råolie og er som sådan en meget vigtig faktor i aftagende svovlemissioner. Vores atomically løst billeder afslørede en hidtil ukendt elektronisk "randen" tilstand med metallisk karakter i kanterne af katalytisk aktive MoS 2 nanoclusters. Det viser sig, at denne randen tilstand formidler usædvanlige kemiske egenskaber til MoS 2 klynger.
Nedenstående figur viser reaktionen mellemliggende cis-men-2-ENE-thiolates (C 4 H 7 S-) koordineres gennem terminalen svovl atom til den metalliske randen dannes ved delvis hydrogenering af thiophen (C 4 H 4 S). Baseret på indsigt opnået i forbindelse med SMS-studier kombineret med detaljeret teoretisk DFT beregninger, vores samarbejdspartnere på Haldor Topsøe A / S for nylig lykkedes at syntetisere en ny type af fineste HDS katalysatorer, randen hydrotreating katalysatorer.
.jpg)