Nanobowls pour la Protection de Catalyseur contre des États Brutaux du Raffinage de Combustible Organique

Published on October 29, 2012 at 6:09 AM

Cela peut ressembler à d'une partie de football après la saison pour les lecteurs très minuscules, mais le « nanobowl » n'a rien à faire avec des sports et tout à faire avec améliorer les combustibles organiques de voie sont produits.

c'est l'espoir d'une équipe des scientifiques de l'Institut pour les Transformations Chimiques Efficaces d'Atome (IACT), d'un Centre de Recherche de Frontière d'Énergie abouti le Laboratoire National d'Argonne (ANL), et en comprenant l'Université Northwestern, l'Université du Wisconsin et l'Université de Purdue. L'équipe utilise une technique de mise en couches développée pour que la fabrication de microprocesseur établisse le nanoscale (milliardième d'un compteur) « roule » qui protègent les catalyseurs miniatures en métal contre les conditions brutaux du raffinage de combustible organique. En Outre, la taille, la forme, et la composition des nanobowls peuvent facilement être réglées pour augmenter leur fonctionnalité et spécificité.

L'équipe, aboutie par Jeffrey Elam, pharmacien principal dans la Division de Systèmes Énergétiques d'ANL, présentera sa recherche pendant le Colloque International d'AVS cinquante-neuvième et Exposition, retenue le 28 octobre - 2 novembre 2012, à Tampa, Fla.

Ces dernières années, des nanoparticles des métaux tels que le platine, l'iridium et le palladium supportés sur des surfaces d'oxyde de métal ont été considérés comme comme catalyseurs convertirs la biomasse - substance organique des centrales telles que le maïs, la canne à sucre et le sorgho - en combustibles de substitution aussi efficacement comme possible. Malheureusement, sous biorefining particulier révise où l'eau liquide peut atteindre les températures de 200 degrés Celsius (392 degrés de Fahrenheit) et des pressions de 4.100 kilopascals (600 livres par pouce carré), les nanoparticles minuscules en métal puisse agglomérer dans des particules beaucoup plus grandes qui ne sont pas catalytiquement en activité. Supplémentaire, ces conditions extrêmes peuvent dissoudre le support.

« Nous avons eu besoin d'une méthode pour protéger les catalyseurs sans réduire leur capacité de fonctionner comme désiré pendant biorefining, » Elam dit. « Notre solution était d'utiliser le dépôt atomique de couche [ALD], un procédé généralement utilisé par l'entreprise de semiconducteurs pour établir des couches épaisses d'unique-atome de matériau, pour établir « un nanobowl » autour de la particule en métal. »

Pour produire une modification des nanobowls contenant les catalyseurs actifs, les chercheurs emploient d'abord ALD pour déposer des millions de nanoparticles en métal (les nanocatalysts éventuels) sur une surface de support. La prochaine phase est d'ajouter une substance organique qui grippera seulement aux nanoparticles en métal et pas au support. Ce « groupe protecteur » organique sert de moulage autour duquel les nanobowls sont formés.

« De Nouveau utilisant ALD, nous déposons couche sur couche un matériau minéral connu sous le nom de niobia [pentoxyde de niobium] autour du groupe protecteur pour définir la forme des nanobowls dans notre modification, » Elam dit. « Une Fois Que l'épaisseur désirée de niobia est atteinte, nous retirons les groupes protecteurs et laissons nos nanoparticles en métal abrités dans les nanobowls qui les empêchent d'agglomérer. De plus, la couche de niobia protège le substrat contre les conditions extrêmes produites pendant biorefining. »

Elam dit que les nanobowls eux-mêmes peuvent être effectués pour augmenter la fonctionnalité générale de la modification de catalyseur étant produite. « À une hauteur particulière, nous pouvons déposer des couches d'ALD de matériau catalytiquement actif dans les parois de nanobowl et produire un Co-catalyseur qui fonctionnera en tandem avec les nanocatalysts. En Outre, en sélectant soigneusement le groupe protecteur organique, nous pouvons ajuster la taille et la forme des cavités de nanobowl pour viser les molécules particulières dans le mélange de biomasse. »

Elam et ses collègues ont prouvé dans le laboratoire que la combinaison de nanobowl/nanoparticle peut survivre le milieu aqueux à haute pression et à hautes températures du raffinage de biomasse. Ils également ont expliqué la sélectivité de taille et de forme pour les catalyseurs de nanobowl. Le prochain objectif, il dit, est de mesurer avec précision à quel point les catalyseurs exécutent dans un procédé de raffinage réel de biomasse.

Source : http://www.aip.org

Last Update: 29. October 2012 06:29

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