作者克里斯托弗·理查森,冲绳科学技术研究所 钌纳米团簇附着在支撑结构上并加热到200℃
随着时间的推移,金属与空气中的氧气发生反应,形成氧化钌(RuOx)
这种反应被支撑结构检测为电流的转移,有助于解释潜在的催化过程
信用:OIST 催化剂的效用受其表面电荷和电荷转移方式的影响
直到最近,研究电荷转移依赖于复杂的成像技术,这种技术既昂贵又耗时
冲绳科学技术研究所研究生院(OIST)的科学家报告了一种研究电荷转移的方法,该方法不依赖于复杂的设备——简化了催化的实时观察
该团队描述了一个实验装置,使用一种微小的钌催化剂,一种纳米簇,当加热到高温时,它会与空气中的氧气发生反应
这种氧化反应由附着在催化剂上的支撑结构检测,该支撑结构向计算机提供实时读数
钌可用于检测呼吸丙酮,这是各种疾病状态的生物标志物,但这种设置在准确展示催化剂如何促进反应方面也有更广泛的价值
“本质上,附着的支撑结构检测电流的变化,对应于催化剂纳米团簇的变化,”博士解释说
这项研究的第一作者亚历山大·波科维奇发表在《美国化学学会纳米》杂志上
在这种情况下,随着钌与氧反应,这种变化是氧化态的转变
" “在研究电荷转移现象时,我们对催化剂和载体之间的界面很感兴趣,这种实验装置是理想的
有了这样一个清晰的界面,我们可以确信我们的数据准确地捕捉到了正在发生的氧化反应
" 这篇论文补充了越来越多的文献,揭示了隐藏的催化活性,在原位进行观察——让反应不受干扰地发生
这些读数被称为计时电导测量,是方法论上的一个有用的发展,它们被其他方法补充以验证钌在结构、化学排序和表面电荷上的变化
结合起来,这些技术提供了一个完整和可靠的反应力学的图片
这项研究也强调了钌纳米团簇结构的重要性
钌以两种不同的构型结合到载体上,每种构型在与氧反应时表现出不同的力学性质
一种结构与氧反应更充分,而另一种结构保留一个惰性核心
这进一步提出了纳米团簇的结构如何影响催化以及钌的哪种构象更适合工业应用的问题
理解电荷转移现象还具有催化以外的用途,包括研究电子显微镜中使用的表面等离子体和太阳能装置所需的材料
用类似的原位计时电导测量法探索这些系统,可以进一步阐明重要的工业过程
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