作者:卡伦·海德，太平洋西北国家实验室 铁纳米粒子(绿色)沉积在固体氧化铁载体(粉红色)上，为二氧化碳转化为一氧化碳创造了更有效的催化剂
信用:朱一峰， 正如每一辆垃圾场的车辆充分显示的那样，铁很容易生锈变成氧化铁
但正是这种反应性也使铁及其化合物成为改造化学转化的有用工具
利用丰富的氧化铁来帮助金属将二氧化碳转化为有用的产品，将同时减少排放并增加废物流的价值
目前制备金属氧化物催化剂的方法是化学转化的主要手段，需要高温高压
这就是为什么PNNL的化学家对他们发表在《自然通讯》杂志上的新研究结果感到鼓舞
这项研究描述了一种新的技术，即在接近室温的条件下，一步生产出负载在固体氧化铁上的涂有氧化铁的金属纳米粒子
这些材料显示出将二氧化碳转化为一氧化碳的高活性，一氧化碳是一种重要的燃料和化学来源合成气的成分之一
作为下一代能源转化方法的反催化剂 这项新技术颠覆了传统的化学转化方法
虽然大多数工业催化剂仅使用氧化物作为支撑结构，但这些基于氧化铁的纳米粒子催化剂是翻转的或“反向的”
“除了提供支撑之外，活性铁在合成过程中从表面释放，并沉积在固体上，在金属纳米颗粒上形成涂层
反相催化剂没有在商业上使用，因为它们通常难以制造和大量生产
如果技术上的障碍能够被克服，这在本研究中被证明是可能的，那么逆催化剂将是将废弃的二氧化碳转化为化学原料——许多其他工业过程中使用的原料——的极好工具
“我们的发现提供了证据，证明在温和的反应条件下，由于氧化铁的覆盖，这些反相催化剂具有令人信服的催化活性，”PNNL化学家奥利弗·古铁雷斯说，他帮助领导了该研究项目
“该技术功能多样，易于扩展
" “我们希望增加二氧化碳的价值，以避免排放到大气中，”他补充道
“如果按照工业规模，这可能适用于任何有二氧化碳废物的公司
" PNNL化学家奥利弗·古铁雷斯
信用:太平洋西北国家实验室 纳米粒子装饰了新催化剂的表面 新的制备方法利用氧化铁的固有反应性，赋予金属氧化物载体上的金属纳米粒子一些重要的新特性
古铁雷斯说:“在我们的合成过程中，我们观察到铁离子从载体氧化铁循环到水溶液，再回到纳米粒子表面的固体。”
“那是新的
氧化铁涂层与金属表面高度反应，大大增加了可用于催化反应的面积
" 铁化学模拟了地球内部的情况 这一发现也阐明了随着时间的推移，铁(地壳中第四丰富的元素)循环的自然过程
“铁矿物-水界面在地下科学中很重要，”凯文·罗索说，他是PNNL的地球化学家和实验室研究员，也为这项工作做出了贡献
“铁的两种主要氧化态结合在一起形成一个动态界面，这在两种情况下都起着重要作用
我们在催化环境中的发现也可能有助于我们理解地下的地球化学金属迁移
" 合成气潜力 一旦催化剂准备好了，科学家们就进行了实验，实验表明反相催化剂可以有效地将二氧化碳转化为一氧化碳，一氧化碳是合成气的一种成分，合成气是化学工业的一种通用原料
古铁雷斯说:“通过氧化物涂层，我们使铁基纳米粒子的整个表面表现得像一个界面。”
“与仅基于贵金属的纳米粒子催化剂相比，这使得我们的系统在选择性化学转化为一氧化碳方面实现了一个数量级的改进
" 现在，该团队正在研究针对不同的反应调整金属纳米粒子，以更好地理解这一反应界面的化学性质
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