作者:张梦然 来源:科技日报 发布时间:2023/11/13 11:56:35
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液态金属催化剂或撼动百年化工工艺

 

科技日报北京11月12日电 (记者张梦然)液态金属可能是人们期待已久的“绿色化工”的解决方案。科学家们测试的一项新技术,有望取代自20世纪初成为主流的能源密集型化学工程工艺。9日发表在《自然·纳米技术》上的一项创新研究,摆脱了由固体材料制成的旧式能源密集型催化剂。

催化剂是一种在不参与反应的情况下使化学反应更快、更容易发生的物质。固体催化剂,通常是固体金属或固体金属化合物,通常用于化学工业中制造塑料、化肥、燃料和原料。然而,使用固体工艺的化学生产是能源密集型的,需要高达1000℃的高温。

新工艺改为使用液态金属,在这种情况下溶解锡和镍,这赋予它们独特的流动性,使它们能够迁移到液态金属的表面并与输入分子,例如菜籽油发生反应,这导致菜籽油分子旋转、破碎和重新组装成更小的有机链,包括对许多行业至关重要的高能燃料丙烯。

液态金属中的原子比固体中的原子排列更加随机,并且具有更大的运动自由度。这使得它们很容易接触并参与化学反应。在新研究中,研究人员将高熔点镍和锡溶解在熔点仅为30℃的镓基液态金属中。

通过将镍溶解在液态镓中,研究人员在非常低的温度下获得了液态镍,并将之充当“超级催化剂”。相比之下,固体镍的熔点为1455℃。液态镓中的锡金属也会受到相同的影响,但程度较轻。

金属以原子水平分散在液态金属溶剂中,单原子具有最高的催化表面积,这就为化学工业提供了显著的优势。这一方法还可用于其他化学反应。研究人员表示,其为化学工业降低能耗和绿色化学反应提供了可能性。

在化学反应中,催化剂往往扮演着“四两拨千斤”的角色。对化学工业而言,它更是对生产流程是否绿色、节能、高效起着举足轻重的作用。因此,催化剂是科学研究的重要领域,相关科研成果层出不穷。上述研究便是其中一个典型案例。

 
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