查尔莫斯理工大学 查尔姆斯理工大学开发的纳米反应器显示了单个催化纳米粒子的活性
为了确定每个粒子在催化过程中的效率，研究人员在单独的纳米隧道中分离出单个的金纳米粒子
然后他们送来两种在粒子表面相互反应的分子
一个分子(荧光素)是荧光的，当它遇到它的伙伴分子(硼氢化物)时，两者之间的反应就会停止发光
这使得跟踪催化过程成为可能
荣誉:Sune Levin和自然通讯 瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员使用一种新型纳米反应器，绘制了单个金属纳米颗粒的催化反应图
他们的工作可以改善化学过程，带来更好的催化剂和更环保的化学技术
研究结果发表在《自然通讯》杂志上
催化剂提高了化学反应的速度
它们在许多重要的工业过程中发挥着至关重要的作用，包括制造燃料和药品，以及限制有害的汽车排放
它们也是新的可持续技术的重要组成部分，如通过氧和氢之间的反应发电的燃料电池
例如，通过清除水中的有毒化学物质，催化剂也有助于分解环境毒素
为了给未来设计更有效的催化剂，需要基础知识，例如在单个活性催化粒子的水平上理解催化
为了想象今天理解催化反应的困难，想象一场足球比赛中的人群，许多观众点燃火炬
烟雾迅速扩散，一旦人群上空形成烟云，几乎不可能说出是谁实际点燃了信号弹，或者每个信号弹燃烧的力度有多大
催化中的化学反应以类似的方式发生
涉及到数以百万计的单个粒子，目前很难跟踪和确定每个特定粒子的作用，包括它们有多有效以及每个粒子对反应的贡献有多大
因此，有必要在单个纳米粒子的水平上研究催化过程
新的纳米反应器使得查尔莫斯的研究人员能够做到这一点
该反应器由大约50个玻璃纳米隧道组成，这些隧道充满液体并平行排列
在每个隧道中，研究人员放置了一个金纳米粒子
尽管它们的大小相似，但每种纳米粒子都有不同的催化特性——有些非常有效，有些则明显不那么理想
为了能够辨别尺寸和纳米结构如何影响催化作用，研究人员分别测量了粒子上的催化作用
“我们将两种相互反应的分子送入纳米隧道
一种分子是荧光的，会发光
只有当光在纳米粒子表面遇到第二种类型的伙伴时，光才会熄灭，分子之间会发生化学反应
“观察纳米粒子下游‘纳米隧道末端的光’的消失，使我们能够跟踪和测量每种纳米粒子催化化学反应的效率，”苏尼·莱文(Sune Levin)说，他是查尔莫斯理工大学生物与生物技术系的博士生，也是这篇科学文章的主要作者
他在弗雷德里克·韦斯特伦德教授和克里斯托夫·朗汉默教授的指导下进行了实验
新的纳米反应器是查尔莫斯几个不同部门的研究人员广泛合作的结果
“有效的催化对于化学物质的合成和分解都是必不可少的
例如，催化剂对于以最佳方式制造塑料、药物和燃料，以及有效分解环境毒素是必不可少的，”查尔莫斯生物和生物技术系教授弗雷德里克·韦斯特伦德说
开发更好的催化剂材料对于可持续发展的未来是必要的，并且会带来巨大的社会和经济收益
“如果催化纳米粒子能够被优化，社会将会获得巨大的利益
例如，在化学工业中，使某些过程的效率提高几个百分点，就可以转化为收入的显著增加，以及环境影响的显著减少，”查尔莫斯大学物理系教授、研究项目负责人克里斯托夫·朗哈默说
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
