国产一级片免费播放,九九在线精品国产,亚洲va在线va天堂xx xx

當(dāng)前位置 > 首頁 > 新材料 > 行業(yè)動態(tài) > 正文內(nèi)容

新型催化劑使過氧化氫的生產(chǎn)效率達(dá)到90%并提高了安全性和環(huán)境可持續(xù)性

文章來源：新能源網(wǎng) 更新時間：2024-11-26 14:40:17

科學(xué)家們在提高用于生產(chǎn)過氧化氫的電化學(xué)反應(yīng)的效率方面取得了重大進(jìn)展，過氧化氫是消毒、漂白和污水處理中的一種重要化學(xué)品（雙氧水）。該反應(yīng)被稱為氧還原反應(yīng)（ORR），通過開發(fā)一類新型的集成磁場異質(zhì)分子催化劑得到了改進(jìn)。

一種集成了磁性納米粒子的新型催化劑可將過氧化氫的生產(chǎn)效率提高到 90%，提供了一種更安全、更環(huán)保的方法。圖片來源：©Hao Li et al.

傳統(tǒng)的過氧化氫生產(chǎn)方法存在一些挑戰(zhàn)：能源密集，濃縮產(chǎn)品難以安全運(yùn)輸。為了解決這些問題，研究小組研究了一種更高效、更環(huán)保的電化學(xué)方法。

磁性納米粒子與分子催化劑的整合：示意圖顯示了帶有聚合物保護(hù)磁性納米粒子的 CoPc/CB-Mag 催化劑，從而實(shí)現(xiàn)了對鈷中心的自旋態(tài)操縱。圖片來源：©Hao Li et al.

研究小組設(shè)計了一種新型催化劑，將酞菁鈷（CoPc）分子錨定在炭黑（CB）上，然后將其與聚合物保護(hù)磁性（Mag）納米粒子整合在一起。這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)能夠有效操縱鈷活性位點(diǎn)的自旋態(tài)，從而顯著提高催化性能。

研究人員發(fā)現(xiàn)，CoPc/CB-Mag 催化劑的 H2O2 生產(chǎn)效率高達(dá) 90%，顯著提高了反應(yīng)效率。值得注意的是，這種催化劑只需要極少量的磁性材料--比以前的方法少達(dá)七個數(shù)量級--使其在大規(guī)模應(yīng)用中更加安全和實(shí)用。

催化性能增強(qiáng)：比較結(jié)果表明，磁場集成催化劑提高了過氧化氫生產(chǎn)效率和氧氣進(jìn)化反應(yīng)性能。圖片來源：©Hao Li et al.

"我們的綜合磁場方法可以將鈷中心從低自旋狀態(tài)轉(zhuǎn)移到高自旋狀態(tài)，而不改變其原子結(jié)構(gòu)，"材料科學(xué)高等研究院（WPI-AIMR）的張迪說，"這種自旋轉(zhuǎn)變極大地提高了催化劑在氧還原和進(jìn)化反應(yīng)中的內(nèi)在活性。"

為了了解這種新型催化劑背后的基本機(jī)制，他們使用了一種稱為綜合密度泛函理論（DFT）計算的技術(shù)。了解其工作原理和方式對今后的研究非常重要。"我們發(fā)現(xiàn)，高自旋Co位點(diǎn)與含氧中間產(chǎn)物的結(jié)合力更強(qiáng)，這對高效催化至關(guān)重要，"李浩副教授解釋說，"磁場誘導(dǎo)的自旋極化還促進(jìn)了反應(yīng)步驟中的電子轉(zhuǎn)移和自旋轉(zhuǎn)換，提高了催化動力學(xué)性能。實(shí)驗結(jié)果與理論見解相結(jié)合，全面展示了磁場如何增強(qiáng)催化性能。"

這些發(fā)現(xiàn)可促進(jìn)催化活性材料的合理設(shè)計，為生產(chǎn)過氧化氫和其他高附加值化學(xué)品提供更高效、更環(huán)保的途徑，從而推動全球在可持續(xù)工業(yè)流程和碳中和能源技術(shù)方面的努力。

DOI: 10.1002/adma.202408461

相關(guān)新聞

[2024-11-26]·山東省制造業(yè)單項冠軍名單公示

[2024-11-26]·十二部門聯(lián)合印發(fā)《5G規(guī)模化應(yīng)用

[2024-11-22]·東營：以法為盾筑牢危險化學(xué)品

[2024-11-22]·蓬萊區(qū)市場監(jiān)管局開展冬季化工企

[2024-11-20]·關(guān)于舉辦第四屆山東省新材料產(chǎn)業(yè)

[2024-11-26]·新型催化劑使過氧化氫的生產(chǎn)效率

[2024-11-26]·“無人區(qū)” 探索！全球新材料發(fā)

[2024-11-26]·可達(dá) 1700 - 1800℃熔點(diǎn)！探

[2024-11-26]·4500噸光刻膠項目投產(chǎn)

[2024-11-26]·蘭化所研制高性能聚氨酯彈性體