Nanocatalytical 모델 시스템의 역동성

Flemming Besenbacher 교수피터 ThostrupNanoscience 이분야 센터 (iNANO), 오르후스 대학 박사
대응 저자: fbe@inano.dk

세계는 능률 적이고 및 유지할 수 있는 화학제품 및 에너지 생산 확보에 있는 다양한 심각한 난관에 직면하고 있습니다. 촉매 작용은 이미 그 같은 기술에 있는 중추적인 역할을 합니다, 그러나 우리가 글로벌 어려운 문제를 충족시킬 것인 경우에 비발하고 싼 촉매는 긴급하게 요구됩니다. 검사 터널을 파 현미경 검사법은 (STM) 액티브한 사이트를 확인하는 산업 촉매 시스템으로 새로운 통찰력을 제공할 수 있는 촉매 모델 시스템의 유일한 실제 공간 기술, 결점의 중요성 위치를 차지합니다이고, 지원은 초래합니다. 우리는 지상 구조물 및 반응성으로 기본적인 원자 가늠자 통찰력이 기술적으로 관련된 조건 하에서 작동하는 새로운 우량한 촉매의 디자인으로 이끌어 낼 수 있는 시대에 접근하고 있습니다.

단계적인 표면 촉매 반응

우리의 첫번째 보기는 새로운 증기 개혁 촉매의 디자인을 취급합니다. 금과 니켈이 부피에서 혼합할 수 없는 동안, Besenbacher 교수Thostrup Nanoscience 이분야 센터 (iNANO)에 박사는 2개가 실제로 지상 합금을 형성한다는 것을 발견했습니다. Au Ni 표면 합금이 저항한다는 것을 증기 개혁 촉매로 사용될 때, Ni가 흑연 대형에 의해 빨리 passivated 는 사실과 함께 취해, Besenbacher 교수Thostrup 박사는 조사했습니다.

고해상도 STM 심상에서 Ni 지상 층으로 합금한 Au 원자가 가까운 Ni 원자의 전자 구조를 교란한다는 것을 이웃 Au 원자를 가진 Ni 원자가 STM에 의하여 imaged 더 밝다감에서, 제시되었습니다 (아래에 숫자를 보십시오). 이것에는 탄소와 양식 흑연을 묶는 표면의 추세를 낮추기의 의외 효력이 있습니다. 이 기본적인 사실 인정은 높은 표면, MgAlO 지원한 Au Ni 증기 개혁 촉매의24 종합을 고무시켰습니다.

두번째 보기로, Besenbacher 교수Thostrup 박사는 성공적으로 원유에서 파생된 실제적으로 모든 (HDS) 연소 제품에 채택되고 감소시키는 황 방출에 있는 그 같은 아주 중요한 요인으로 인 hydrodesulphurization 프로세스에 있는 반응 중간물을 해결했습니다. 우리의 원자로 단호한 심상은 촉매로 액티브한 MOS nanoclusters의 가장자리에 금속 특성을 가진 지금까지는 불명한 전자 "테두리" 국가를2 제시했습니다. 그것은 이 테두리 국가가 MOS 다발에 예외적 화학 특성을 나누어 주다2 끕니다.

숫자는 아래에 반응에게 티오펜 (CHS)의47 부분적인 수소첨가에 형성된 금속 테두리에 종말 황 원자를 통해서 협조된 중간 시스 그러나 2 ene thiolates (CHS-)44 보여줍니다. Haldor Topsøe A/S에 상세한 이론적인 DFT 계산과, 우리의 합작자는 결합된 STM 연구 결과에서 주어진 통찰력에 기지를 두어 최근에 우량한 HDS 촉매, 테두리 hydrotreating 촉매의 신형을 종합하는 것을 처리했습니다.

셋째로, Besenbacher 교수Thostrup 의외를 취급되는 박사 금홍석 TiO 지원에 정밀하게 이산한 Au nanoparticles의 촉매 활동이 Pt2 Rh 및 Pd와 같은 통용되는 전환 금속 촉매의 그들을 초과한다는 것을 것을을 발견. 현재, Au nanocatalysts와 관련되었던 심각한 문제는 Au nanoclusters가 소결할 언제부터 그들의 장기 안정성, 그(것)들 군대를 해산합니다입니다.

STM와 DFT 결과 사이 상호 작용에서, Besenbacher 산소 공석 아닙니다, 그러나 오히려 O 부유한 Au 지원 공용영역이 실제적인 반응 조건 하에서 Au nanoclusters를 안정시키게 중요하다는 것을 교수Thostrup 박사는 제시했습니다. 이 결과는 지원 산화물의 산화 상태가 높게 관련되 또한 Au nanoclusters의 돌출부가 촉매 반응에 특별한 관심사의 이다는 것을 표시할 수 있다는 것을 보여줍니다.

시간 경과한 STM 영화에 의하여, Besenbacher 교수Thostrup 박사는 Au nanoclusters를 구상하고 TiO 표면에 존재하는 화학 종의 동적 행동을 해결할2 수 있습니다. 이것은 일어나기 때문에, 지역, 그것 내의 "성배(holy Grail)"의 한 실현의 기회를 직접 화학 반응을 "보기 단계 원자 가늠자에" 위한 것입니다 줍니다. 예를 들면 공석과 TI 간질과 같은 결점이 핵심 역활을 안으로 하고 계속되는 지상 산화 화학을 지시할 수 있다는 것을, Besenbacher 교수Thostrup 박사는 O2 흡착과 분리를 위해 요구된 전자 전하 제공과 같이 제시했습니다.

TiO에 근해 중재한 수산기 운동의 역동성을 보여주는 STM 영화를 위해 http://phys.au.dk/forskning/condensed-matter-physics/spm/stm-movies/azonano를 보십시오2.

사회에게 이득

산업 촉매는 변함없이 구조상으로 오늘 표면 과민한 기술을 가진 복합물 그리고 일반적으로 unamenable 원자 가늠자 면밀한 조사입니다. 소위 "표면 과학 접근에서는", 우리는 상기 제출된 그들과 같은 이상화한 시스템에 그러므로 의지합니다. 이 심한 단순화에도 불구하고, 우리는 아직도 우리의 산업 파트너와 가진 열매가 많이 열리는 연구 협력을 달립니다.

비슷하게 기업과 학자의 세계에 있는 연구원에, 실제 공간 구상은 그 자체로는 중대한 영감 요인입니다, 그러나 기본적인 현상의 설명 또는 중요한 반응 매개변수는 저희가 제1 원리에서 새로운 촉매 디자인의 목표에 접근할 것을 돕습니다.


참고

F. 그 외 여러분 Besenbacher, 과학 279 1913-1914년 (1998년).
J.V. 그 외 여러분 Lauritsen, J. Catal. 224, 94-106 (2004년).
H. 그 외 여러분 Topsøe, Catal. 오늘 107-08, 12-22 (2005년).
J.V. 그 외 여러분 Lauritsen, 성격 Nanotechnol. 2, 53 (2007년)
D. 그 외 여러분 Matthey, 과학 315 1692-1696년 (2007년).
S. 그 외 여러분 Wendt, 과학 320 1755년 (2008년).
J. 그 외 여러분 Matthiesen, ACS Nano 3, 517 (2009년).
F. 그 외 여러분 Besenbacher, 파도. Sci. 603 1325년 (2009년).

판권을 얻으십시오 AZoNano.com, Flemming Besenbacher 교수 및 피터 Thostrup (Nanoscience 이분야 센터 (iNANO), 오르후스 대학) 박사를

Date Added: Oct 13, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:23

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