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Nanobowls für Katalysator-Schutz vor Harten Bedingungen der Reinigung des Biologischen Brennstoffes

Published on October 29, 2012 at 6:09 AM

Sie klingt wie ein Nachsaisonfußballspiel für sehr kleine Spieler, aber das „nanobowl“ hat nichts, mit Sport zu tun und alles, zum mit dem Verbessern der Methodenbiologischen brennstoffe zu tun werden produziert.

die ist die Hoffnung eines Teams der Wissenschaftler vom Institut für Atom-Effiziente Chemische Transformationen (IACT), von einem Energie-Grenzforschungszentrum, das indem es Argonne-geführt wird, (ANL) Nationales Laboratorium und Northwestern-Universität, die Universität von Wisconsin und Purdue-Universität enthält. Das Team verwendet eine Überlagerungstechnik, die damit Mikrochipherstellung nanoscale entwickelt wird (Billionste eines Meters) „rollt“ aufbaut, das Miniaturmetallkatalysatoren vor den harten Bedingungen der Reinigung des biologischen Brennstoffes schützen. Außerdem können die Größe, die Form und die Zusammensetzung der nanobowls leicht hergestellt werden, um ihre Funktionalität und Besonderheit zu erhöhen.

Das Team, geführt von Jeffrey Elam, allgemeiner Chemiker in der Energie-Anlagen-Abteilung ANLS, stellt seine Forschung während des Internationalen Symposiums AVS 59. und die Ausstellung dar, Am 28. Oktober angehalten - 2. November 2012, in Tampa, Fla.

In den letzten Jahren sind nanoparticles von Metallen wie Platin, das Iridium und Palladium, die auf Metalloxidoberflächen unterstützt werden, als Katalysatoren angesehen worden, Biomasse - organische Substanz von den Pflanzen wie Mais, Zuckerrohr und Sorghum - in alternative Kraftstoffe so effizient zu konvertieren, wie möglich. Leider unter dem typischen Biorefining klimatisiert, wo flüssiges Wasser möglicherweise Temperaturen von 200 Grad Celsius (392 Grade Fahrenheit) erreicht und Druck von 4.100 kilopascals (600 Pound pro Quadratzoll), die kleinen Metall-nanoparticles kann in viel größere Partikel zusammenballen, die nicht katalytisch Active sind. Zusätzlich können diese Extrembedingungen die Halterung auflösen.

„Wir benötigten eine Methode, die Katalysatoren zu schützen, ohne ihre Funktionstüchtigkeit zu verringern, wie während des Biorefinings gewünscht,“ sagt Elam. „Unsere Lösung war, Atomschichtabsetzung [ALD], ein Prozess zu verwenden, der geläufig durch die Halbleiterindustrie eingesetzt wurde, um Einzelatom starke Schichten Material niederzulegen, um ein „nanobowl“ um den Metallpartikel aufzubauen.“

Zu eine Grundmasse von den nanobowls erstellen, die aktive Katalysatoren, die Forschererstbenutzung ALD, Millionen Metall-nanoparticles (enthalten die etwaigen nanocatalysts) auf eine Stützoberfläche abzugeben. Der nächste Schritt ist, organischen Spezies hinzuzufügen, die nur an die Metall-nanoparticles und nicht an die Halterung binden. Diese organische „schützende Gruppe“ dient als die Form, um die die nanobowls geformt sind.

„Wieder unter Verwendung ALD, geben wir Schicht nach Schicht eines anorganischen Materials ab, das als niobia bekannt ist [Niobiumpentoxid] um die schützende Gruppe, um die Form der nanobowls in unserer Grundmasse zu definieren,“ sagt Elam. „Sobald die gewünschte niobia Stärke erreicht wird, löschen wir die schützenden Gruppen und lassen unsere Metall-nanoparticles geschützt in nanobowls, die sie an der Aufhäufung verhindern. Darüber hinaus schützt die niobia Beschichtung die Substratfläche vor den Extrembedingungen, die angetroffen werden während des Biorefinings.“

Elam sagt, dass die nanobowls selbst gemacht werden können, um die Gesamtfunktionalität der Katalysatorgrundmasse zu erhöhen, die produziert wird. „Auf einer spezifischen Höhe, können wir ALD-Schichten katalytisch aktives Material in die nanobowl Wände niederlegen und einen Mitkatalysator herstellen, der mit den nanocatalysts arbeitet. Auch indem wir sorgfältig die organische schützende Gruppe auswählen, können wir die Größe und die Form der nanobowl Kammern justieren, um spezifische Moleküle in der Biomassemischung anzuvisieren.“

Elam und seine Kollegen haben im Labor gezeigt, dass die nanobowl/Nanoparticlekombination die Hochdruck-, wässrige Hochtemperaturumgebung der Biomassereinigung überleben kann. Sie auch haben Größen- und Formselektivität für die nanobowl Katalysatoren gezeigt. Das folgende Ziel, sagt er, ist, genau zu messen, wie gut die Katalysatoren in einem tatsächlichen Biomassereinigungsprozeß durchführen.

Quelle: http://www.aip.org

Last Update: 29. October 2012 06:30

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