Пятница, 23 февраля, 2024
ДомойХимияТаблица Менделеева только что получила шпаргалку: откройте для себя правило десяти электронов

Таблица Менделеева только что получила шпаргалку: откройте для себя правило десяти электронов

- Advertisement -

«Правило десяти электронов» предлагает простой метод разработки эффективных одноатомных катализаторов из сплавов с использованием таблицы Менделеева, что значительно ускоряет открытие новых катализаторов для сложных химических реакций. Фото: SciTechDaily.com

Правило «десяти электронов» обеспечивает руководство для проектирования одно-атом сплав катализаторы целенаправленных химических реакций.

Совместная группа из четырех университетов обнаружила очень простое правило разработки одноатомных катализаторов из сплавов для химических реакций. «Правило десяти электронов» помогает ученым очень быстро идентифицировать многообещающие катализаторы для своих экспериментов. Вместо обширных экспериментов методом проб и ошибок, требующих компьютерного моделирования, состав катализаторов можно предложить, просто взглянув на периодическую таблицу.

Одноатомные сплавы представляют собой класс катализаторов, состоящих из двух металлов: несколько атомов химически активного металла, называемого легирующей примесью, растворены в инертном металле (меди, серебре или золоте). Эта новейшая технология чрезвычайно эффективна для ускорения химических реакций, но традиционные модели не объясняют, как они работают.

Упрощение конструкции катализатора

Команда, работавшая в Кембриджском университете, Университетском колледже Лондона, Оксфордский университети Берлинский университет Гумбольдта опубликовали свое исследование сегодня (23 января) в Природная химия. Ученые провели компьютерное моделирование, чтобы разгадать основные законы, управляющие работой катализаторов из одноатомных сплавов.

Это правило показало простую связь: химические вещества сильнее всего связываются с одноатомными катализаторами из сплавов, когда примесь окружена десятью электронами. Это означает, что ученые, планирующие эксперименты, теперь могут просто использовать столбцы таблицы Менделеева, чтобы определить, какие катализаторы будут обладать желаемыми свойствами для их реакций.

Доктор Ромен Реокрё, научный сотрудник группы профессора Ангелоса Михаелидиса, который руководил этим исследованием, говорит: «Когда происходит сложная химическая реакция, вам нужен катализатор с оптимальными свойствами. С одной стороны, катализатор с сильной связью может отравить и перестать ускорять реакцию, с другой стороны, катализатор со слабой связью может просто ничего не сделать».

«Теперь мы можем определить оптимальный катализатор, просто взглянув на столбец таблицы Менделеева. Это очень эффективно, поскольку правило простое и может ускорить открытие новых катализаторов для особенно сложных химических реакций».

Последствия и приложения

Профессор Стаматакис, профессор вычислительной неорганической химии Оксфордского университета, принимавший участие в исследовании, говорит: «После десятилетия интенсивных исследований одноатомных сплавов у нас теперь есть элегантная, простая, но мощная теоретическая основа, которая объясняет тенденции энергии связи. и позволяет нам делать прогнозы относительно каталитической активности».

Используя это правило, команда предложила многообещающий катализатор для электрохимической версии процесса Габера-Боша, ключевой реакции синтеза удобрений, в которой используется тот же катализатор с момента его первого открытия в 1909 году.

Доктор Юлия Шуман, которая начала проект в Кембриджском университете, а сейчас работает в Университете Гумбольдта в Берлине, объясняет: «Многие катализаторы, используемые сегодня в химической промышленности, были обнаружены в лаборатории методами проб и ошибок. Имея лучшее понимание свойств материалов, мы можем предложить новые катализаторы с повышенной энергоэффективностью и снижением выбросов CO.2 выбросы для промышленных процессов».

Ссылка: «Правило десятиэлектронного счета для связывания адсорбатов на одноатомных катализаторах из сплавов», Юлия Шуман, Михаил Стаматакис, Ангелос Михаэлидис и Ромен Реокрё, 23 января 2024 г., Природная химия.
DOI: 10.1038/s41557-023-01424-6

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме