作者安妮·斯塔克，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室 原位和非原位X射线光电子能谱和电子显微镜显示用于非氧化乙醇脱氢的镍铜合金催化剂的稳定性通过产生动力学俘获的镍亚表面态而得到改善
荣誉:劳伦斯·利弗莫尔国家实验室 为了优化催化剂性能，劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的一组科学家及其合作者对预处理诱导的纳米级结构和组成变化对催化剂活性和长期稳定性的影响有了详细的了解
该研究可以提高重要工业原料化工乙醛的生产效率
为了应对全球能源挑战，需要提高化学生产的能效
使用纳米材料的多相催化具有通过提高反应选择性和降低大体积过程的操作温度来显著提高效率的潜力
纳米材料还可以实现新的催化过程，通过消除副产品(例如水)的分离来提高效率
乙醛的生产是需要提高化学转化的能量效率的一个很好的例子
乙醛是几种工业化学品的原料
目前生产乙醛的方法是银催化乙醇氧化脱氢，这需要高温和分离副产物水
但是LLNL团队和合作者发现了一种稳定镍掺杂铜催化剂的方法，这种催化剂能够将乙醇直接催化非氧化脱氢为乙醛和氢气(一种清洁燃料)
“乙醇的非氧化脱氢比目前的生产方法有许多优势，包括产生氢气作为副产物，同时避免水的分离，水是乙醇氧化脱氢的副产物，”LLNL材料科学家于尔根·比纳说，他是《催化科学与技术》杂志上发表的一篇论文的主要作者
科学家对由镍和铜组成的催化剂感兴趣，因为它们用于许多催化和电催化应用(包括二氧化碳还原)
它们也很丰富，而且相对便宜
利用原位和非原位x光电子能谱和各种电子显微镜技术，研究小组发现纳米多孔镍铜合金催化剂的催化活性和稳定性可以通过氧预处理产生动力学俘获的镍亚表面状态来提高
氧化表面在反应温度下暴露于乙醇中会降低氧化铜表面，而大部分镍仍被氧化并嵌入铜中
在这种状态下，镍掺杂为乙醇催化脱氢生成乙醛和氢气提供了稳定的(超过60小时)和改进的活性
“这项研究强调了了解因暴露于反应性气体而引发的催化表面动态变化的重要性，这是一种调整材料性能和改善其性能的工具，其影响延伸到电催化、光催化、材料科学、金属基生物应用等领域，”比纳说
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