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Dempsey的机理,催化剂用于产生氢的途径

随着科学家们继续寻找铂催化剂的替代品,加州理工学院的化学家已经确定了钴催化剂的主导机制,为开发更好的催化剂铺平了道路。

加利福尼亚州帕萨迪纳市—世界各地的科学家和工程师正在努力寻找一种利用太阳能燃料电池为地球提供动力的方法。这种绿色系统将在白天分裂水,产生氢气(H2),然后储存并随后用于产生水和电。但需要强大的催化剂来驱动水分解反应。铂金催化剂在这方面相当不错,但铂类太稀有且价格昂贵,无法在全球范围内使用。一些钴和镍催化剂被认为是更便宜的替代品,但仍有很大的改进空间。并且没有人能够明确地确定钴催化剂的作用机理,使得难以有条不紊地设计和构建改进的催化剂。

现在加州理工学院(加州理工学院)的化学家已经确定了这些钴催化剂的主导机制。他们的研究结果阐明了开发更好催化剂的道路-甚至提出了开发基于铁的催化剂的途径,这是一种丰富且廉价的元素,可以为我们的能源问题提供部分答案。

“我们已经制定了这个机制,现在我们知道如何做出一个真正伟大的催化剂,因为它真的很便宜,就像污垢一样,“rdquo;哈里·格雷说,加州理工学院的ArnoldO.Beckman化学教授和一篇论文的高级作者,该论文描述了当前“美国国家科学院院刊”(PNAS)的研究结果。“这项工作彻底改变了我们对催化剂设计追求的思考。”

改善人造催化剂性能的一个主要障碍是缺乏对机理的理解-化学途径这种催化剂随后导致氢的产生。与任何多步骤制造项目一样,化学家需要知道发生的每个反应所涉及的内容-进入的内容,发生的变化,以及出现的结果-以最大限度地提高效率和产量。

关于钴催化剂如何帮助制造氢气的建议有三种机制;一种由法国团队提出,一种是由加州理工学院的研究人员开发的,包括NateLewis和JonasPeters,第三种是最近由Gray&rsquo的一名前研究生提出的。,JillianDempsey(博士’10)。到目前为止,还没有人能够明确地证明哪些机制实际发生或者一个机制是否占优势,因为反应进行得如此之快以至于很难确定提供反应发生证据的化学中间体。

这些钴催化剂是涉及与许多不同官能团或配体结合的金属的络合物。在目前的研究中,加州理工学院的博士后学者SmarandaMarinescu能够为钴添加一组配体,使反应速度减慢到研究人员可以使用核磁共振(NMR)光谱实际观察关键中间体的程度。“一旦我们通过核磁共振和其他方法看到关键中间体,我们就能够看到它如何实时反应,”格雷说。他们看到Dempsey的机制是这些催化剂用于产生氢气的主要途径。它涉及一个关键的活性中间体,获得额外的电子,形成一种叫做钴(II)-氢化物的化合物,后来证明它是机制的活性物种。

(责任编辑:金彩子彩票平台)

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