教育房产时事环球科技商业
投稿投诉
商业财经
热点动态
科技数码
软件应用
国际环球
晨报科学
新闻时事
信息智能
汽车房产
办公手机
教育体育
生活生物

科学家用实验揭示了单个催化剂纳米粒子变活跃的情况

  据外媒报道,一个由DESY领导的研究小组一直在使用高强度的X射线来观察单个催化剂纳米粒子的工作情况。 该实验首次揭示了单个纳米粒子表面的化学成分如何在反应条件下发生变化从而使其变得更加活跃。 由DESY的Andreas Stierle领导的团队在《Science Advances》上介绍了他们的发现。
  这项研究标志着向更好地理解真正的工业催化材料迈出了重要一步。
  催化剂是促进化学反应而自身不被消耗的材料。现在,催化剂被用于许多工业过程,从化肥生产到塑料制造。正因为如此,催化剂具有巨大的经济意义。一个非常著名的例子是安装在汽车排气系统中的催化器。这些催化器含有铂、铑和钯等贵金属,可以使剧毒的一氧化碳(CO)转化为二氧化碳(CO2)并减少有害的氮氧化物(NOx)的数量。
  “尽管它们被广泛使用并且非常重要,但我们仍对各种催化剂如何工作的许多重要细节一无所知,”DESY纳米实验室的负责人Stierle说道,“这就是为什么我们长期以来一直想在运行中研究真正的催化剂”。然而这项工作并不容易,为了使活性表面尽可能大,催化剂通常以微小的纳米颗粒形式使用,并且影响其活性的变化发生在其表面。
  表面应变与化学成分有关
  在欧盟纳米科学铸造和精细分析(NFFA)项目的框架内,来自DESY纳米实验室的团队开发了一种技术用于标记单个纳米粒子,这样可以在样品中识别出它们。“为了这项研究,我们在实验室里的一个基底上培育出了铂铑合金的纳米颗粒,并对一个特定的颗粒进行了标记,”来自DESY纳米实验室的共同作者、负责DESY项目的Thomas Keller说道,“被标记的粒子的直径约为100纳米,它类似于汽车催化转换器中使用的粒子。” 一纳米为一毫米的百万分之一。
  通过利用来自法国格勒诺布尔欧洲同步辐射设施ESRF的X射线,该团队不仅创建出纳米粒子的详细图像还测量出其表面的机械应变。来自卡尔斯鲁厄理工学院(KIT))的合著者Philipp Ple?ow解释称:“表面应变跟表面成分有关,特别是铂原子和铑原子的比例,”他的小组计算了应变跟表面成分的关系。通过比较观察到的和计算出的与表面有关的应变,可以得出有关颗粒表面化学成分的结论。纳米粒子的不同表面被称为刻面,就像切割宝石的刻面一样。
  当纳米粒子生长时,其表面主要由铂原子组成,因为这种构型在能量上是有利的。然而,科学家们研究了粒子的形状和它在不同条件下的表面应变,其中包括汽车催化转换器的工作条件。为了做到这一点,他们将粒子加热到约430摄氏度并允许一氧化碳和氧气分子通过它。Ple?ow指出:“在这些反应条件下,颗粒内的铑变得流动并迁移到表面,因为它跟氧气的相互作用比铂金更强。这也是理论所预测的。”
  来自DESY的合著者Ivan Vartaniants其团队将X射线衍射数据转换成三维空间图像。Vartaniants报告称:“结果,表面应变和粒子的形状发生了变化。一个依赖面的铑富集发生从而形成了额外的角落和边缘”。表面的化学成分以及颗粒的形状和大小对其功能和效率有着很大的影响。然而科学家们只是刚刚开始了解这些究竟是如何联系的以及如何控制纳米粒子的结构和组成。X射线使研究人员得以检测到应变中低至千分之0.1的变化,在这个实验中,这相当于大约0.0003纳米(0.3皮米)的精度。
  迈向分析工业催化剂材料的关键一步
  DESY首席科学家、汉堡大学纳米科学教授Stierle表示:“我们现在第一次可以观察到这种催化剂纳米粒子在运行时的结构变化细节。这是向前迈出的重要一步,另外还帮助我们了解利用合金纳米粒子的整个反应类别。”
  “我们的调查是分析工业催化材料的重要一步,”Stierle指出。据悉,到目前为止,科学家们不得不在实验室中培育模型系统以进行此类调查。“在这项研究中,我们已经达到了可以做到的极限。利用DESY计划中的X射线显微镜PETRA IV,我们将能在真正的催化剂中和反应条件下观察小十倍的单个颗粒,”Stierle说道。
  【来源:cnBeta.COM】

Astroscale演示用于清除太空垃圾的捕获与释放系统周三的时候,Astroscale抵达了一个重要的里程碑mdashmdash目前在轨的太空垃圾清除演示卫星,成功捕获并使用磁系统释放了一个小航天器。3月启动的ELSAd任务,旨在验证向Hycean世界问好一类新的系外行星可能承载生命迄今为止,已经发现了4400多颗系外行星,在寻找那里是否可能存在生命的过程中,我们的大部分注意力都集中在类地世界。但是现在,天文学家已经定义了一类新的系外行星,称为Hycean世界好奇号新发现可能预示着火星孕育着生产甲烷的微生物科学家们一直常识在火星表面寻找任何形式的生命。人们的共识是,在遥远的过去的某个时候,火星可能对某种类型的生命是友好的。一些人还认为,火星目前可能孕育着微生物生命,并指出在某些地区看外媒新型涂层棉可以做成舒适的高浮力泳衣据外媒报道,作为一种服装面料,棉花有许多吸引人的特点,它具有良好的透气性绝缘性,当然还有舒适性。中国的一组科学家为日常使用的棉花发明了一种新颖的涂层,使其具有更广泛的实用特性从而能科学家找一种在室温下将甲烷转化为甲醇的方法据外媒报道,科学家们已经找到了一种在室温下将甲烷转化为甲醇的方法。该技术使用一种普通晶体作为催化剂,通过将其转化为有用的液体燃料并最终减少泄漏到大气中的甲烷。作为一种温室气体,甲烷科学家首次揭示了二碲化铀超导体的两次异常比热变化正在寻找一种非常规超导体的科学家们,已经提供了迄今为止最让人信服的证据。在两篇论文中,马里兰大学(UMD)量子材料中心(QMC)的研究人员及其同事表明mdashmdash二碲化铀(哈勃太空望远镜拍摄到新的强引力透镜照片美国(NASA)与欧洲宇航局(ESA)分享了一张来自哈勃太空望远镜的新图像,揭示了图像中心部位的光线是如何受到强引力透镜的影响,而被严重扭曲的。SCITechDaily指出,作为一更接近人类对世界的理解研究人员让AI拥有想象力据外媒报道,先想象一只橙色的猫,现在想象一下这只猫只长了黑色的皮毛,然后再想象一只猫在中国的长城上昂首阔步。这一系列的想想会让你大脑中神经元的快速激活根据你之前对世界的认识想出各种研究发现粘菌利用物理线索思考从而决定生长地点人类拥有地球上所有生物中最大的大脑,因此我们总是在使用我们的大脑,思考解决问题的方法。科学家们一直想知道缺乏大脑的生物体如何决定如何生长和运作。研究人员对粘菌进行了新的研究,并确定神十二返回舱将于东风着陆场着陆首次沙漠回收自6月17日搭乘长征二号F遥十二运载火箭发射升空算起,神州十二号载人空间任务已经执行一个月了。按计划,航天员在天和驻留约3个月后返回,搭乘神舟十二号载人飞船返回舱返回东风着陆场。据NASA计划发射TROPICS以研究地球上空的飓风飓风是地球上最强大和最具破坏性的天气事件。为了研究这些强大风暴,美国宇航局计划发射TROPICS小型卫星集群,对降水结构和风暴强度进行观测。这是一个由6颗小型卫星组成的集群,通过探
研究低空磁重联可能是木星神秘极光的驱动因素据外媒报道,在行星云顶上方不远处的磁重联事件或许可以解释为何ldquo朱诺号rdquo还没有观测到木星极光的来源。与地球一样,木星的磁场将带电粒子导入其大气层,导致在其两极附近形成新型高效光学晶体管有望让计算速度提升1000倍由斯科尔沃(Skoltech)和IBM带领的一支国际研究团队,刚刚打造了一种极其节能的ldquo光开关rdquo(OpticalSwitch)。得益于对光子的操纵能力,其致力于取代为植物设计补丁可以实现对作物压力和病害的连续监测北卡罗来纳州立大学的研究人员开发了一种植物可以穿戴的贴片,以持续监测植物疾病或其他压力,如作物损害或极端高温。我们创造了一种可穿戴的传感器,通过测量植物排放的挥发性有机化合物(VO外媒InSight终于在火星上探测到大型地震据外媒报道,虽然InSight在火星上已经待了很长一段,但它却一直没有检测到强度大的地震。不过最近NASA宣布,InSight终于在火星上探测到了上大于4级的地震。其中一次地震非常NASA毅力号相机以前所未有的方式拍摄火星景观美国宇航局(NASA)的ldquo毅力号rdquo探测器已经在杰泽罗陨石坑探索了超过217个地球日(211个火星日),那里的尘土飞扬的岩石开始揭示它们的故事关于一个流淌着熔岩和水的新发现的甲龙物种拥有与其他物种不同的奇异盔甲据外媒报道,英国自然历史博物馆宣布发现了一个新的甲龙物种。科学家们发现,该物种有一种独特的ldquo盔甲rdquo,这种ldquo盔甲rdquo在其他任何脊椎动物身上都没有被观察到濒危灵长类动物的消亡或引发其寄生虫的更多物种灭绝一项新研究预测,108种受威胁的灵长类动物的消失会使另外176种寄生虫物种灭绝,因为它们没有其他合适的宿主。研究称,猴子猩猩和它们的近亲的灭绝危机迫在眉睫,这可能会对那些在它们体内科学家在超大质量黑洞附近观察到磁结构科学家对最接近星系Messier87(M87)中心的超大质量黑洞的一个新视图的分析显示了靠近黑洞的磁场的重要细节,并暗示了强大的物质喷流如何在该区域产生。一个国际天文学家团队使用事科学家设计粘性胶带模块让机器人知道地板是否干净越来越多的机器人被用来自主清洁机场和医院等场所的地板和其他表面。但你不得不怀疑机器人是如何知道地板是否足够干净的?一个新的模块很快就能告诉它们。该装置目前正由新加坡科技设计大学的研研究无耳线虫能通过其皮肤听到声波据外媒报道,密歇根大学生命科学研究所的一项新研究表明,一种被广泛应用于生物学研究的线虫,尽管没有类似耳朵的器官但却能感知并对声音做出反应。这些发现于2021年9月22日发表在Neu天文学家观测到木星上的另一次天体撞击事件据外媒报道,1994年,苏梅克列维九号彗星(SL9)撞击了木星,随后这颗彗星被木星引力捕获(并在其引力作用下解体)。这一事件当时成为媒体报道的一个大事件,因为它是第一次直接观察到太