• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Forskare observerar progression av metall till metalloxid

    Ruthenium nanoklustret (Ru) är fäst vid en stödstruktur och värms upp till 200oc. Över tid, metallen reagerar med syre i luften, bildar ruteniumoxid (RuOx). Denna reaktion detekteras av stödstrukturen som en förskjutning i ström, hjälpa till att förklara den underliggande katalytiska processen. Kredit:OIST

    En katalysators användbarhet påverkas av dess ytladdning och hur den laddningen överförs. Tills nyligen, Att studera avgiftsöverföring har förlitat sig på komplexa bildtekniker som är både dyra och tidskrävande. Forskare vid Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) rapporterar ett tillvägagångssätt för att studera avgiftsöverföring som inte är beroende av komplicerad utrustning – vilket förenklar realtidsobservation av katalys.

    Teamet beskriver en experimentell uppställning med en liten ruteniumkatalysator, ett nanokluster, som reagerar med syre i luften när den värms upp till höga temperaturer. Denna oxidationsreaktion detekteras av en stödstruktur fäst vid katalysatorn som ger en liveavläsning till en dator. Ruthenium kan användas för att upptäcka andedräkt aceton, som är en biomarkör för olika sjukdomstillstånd, men denna uppställning har också ett större värde för att visa exakt hur katalysatorer underlättar en reaktion.

    "Väsentligen, den bifogade stödstrukturen upptäcker en förändring i ström, motsvarande en förändring i katalysatornanoklustret, " förklarar Dr Alexander Porkovich, första författare till studien, publiceras i ACS Nano . "I detta fall, den förändringen är en förändring i oxidationstillståndet när ruteniumet reagerar med syre."

    "När man studerar fenomen för avgiftsöverföring, vi är intresserade av gränssnittet mellan katalysatorn och stödet - och denna experimentella uppställning är idealisk. Med ett så rent gränssnitt, vi kan vara säkra på att våra data exakt fångar den utspelade oxidationsreaktionen."

    Denna artikel lägger till den växande mängd litteratur som lyfter fram dold katalytisk aktivitet, ta observationer på plats – så att reaktionen kan ske ostört. Dessa läsningar, dubbade krono-konduktometriska mätningar, är en användbar metodutveckling, och de kompletteras med andra metoder för att validera ruteniumets strukturförändring, kemisk beställning, och ytladdning. Kombinerad, dessa tekniker ger en fullständig och tillförlitlig bild av reaktionsmekaniken.

    Studien belyser också vikten av ruteniumnanoklustrets struktur. Ruthenium var bundet till stödet i två distinkta konfigurationer, var och en uppvisar olika mekanik när de reagerar med syre. En struktur reagerar mer fullständigt med syre, medan den andra bibehåller en inert kärna. Detta väcker ytterligare frågor om hur nanoklustrets struktur påverkar katalys, och vilken konformation av rutenium som kan vara bättre lämpad för industriella tillämpningar.

    Att förstå laddningsöverföringsfenomen har också nytta utöver katalys, inklusive studiet av ytplasmoner som används i elektronmikroskopi, och material som krävs i solenergiapparater. Utforska dessa system med liknande in situ, krono-konduktometriska mätningar skulle kunna belysa viktiga industriella processer ytterligare.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com