Takayuki Kojima med det katalytiska mätsystemet. Kredit:Tohoku University
Efter ett tvärvetenskapligt förhållningssätt, forskare i Japan har hittat nya katalysatorer med hjälp av unika Heusler-legeringar. De flesta studier på katalysatorer har utförts av forskare inom kemi. Dock, Katalysatorer relaterar också till andra forskningsområden. Till exempel, materialvetenskap, inklusive metallurgi, inbegriper också tillverkning och analys av katalysatorer, och fasta tillståndets fysik är nödvändig för att förstå elektroniska strukturer med katalytiska egenskaper. Därför, expertis från olika områden är avgörande för katalytiska studier.
Heusler-legeringar (formel:X 2 YZ) är mycket populära som magnetiska (spintronic), termoelektrisk, och formminnesmaterial. Även om de är nästan okända som katalysatorer, de har fantastiska funktioner:(1) många möjliga uppsättningar av X, Y, och Z möjliggör upptäckten av nya katalysatorer; och (2) möjligheten till elementär substitution (t.ex. X 2 YZ 1- x Z' x ) möjliggör finjustering av katalytiska egenskaper.
Takayuki Kojima från Tohoku University, vars doktorsexamen involverade forskning om magnetiska material, tänkt på användningen av Heusler-legeringar som katalysatorer, och har genomfört forskningen med forskargruppen An Pang Tsai som studerar katalysatorer ur metallurgisk synvinkel. De hittade bra katalysatorer, Co 2 (Mn eller Fe) Ge, för selektiv hydrogenering av alkyn, baserat på funktion 1. De visade också den exakta kontrollen av katalys baserat på funktion 2.
De nya katalysatorerna inkluderar inte ädla ädelmetaller, till skillnad från industriella Pd-baserade katalysatorer. De kan ersätta Pd-katalysatorerna om ytan är tillräckligt förstorad, till exempel, genom att göra nanopartiklar.
Dessutom, inställningen av katalys genom elementär substitution är svår att göra i vanliga legeringar. Denna upptäckt har inte bara praktiska fördelar, men kommer också att vara användbar för att undersöka mekanismer för katalys på legeringar som fortfarande inte är helt avslöjade.
Teamet siktar nu på att utveckla praktiska katalysatorer med stora ytor och att avslöja mekanismerna för god prestanda på djupet. "Vi tror att denna studie kommer att inspirera många forskare inom alla relaterade områden att försöka hitta bra Heusler-katalysatorer för olika reaktionsprocesser, sa Kojima.
