了解原子水平的催化剂可以提供更清洁的环境

通过研究原子水平的材料，瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员找到了一种方法，可以使催化剂更加高效和环保。结果发表在Nature Communications上。该方法可用于改进许多不同类型的催化剂。

催化剂是引起或加速化学反应的物质。对于我们大多数人来说，我们首先想到的可能是汽车中的催化转化器，但催化剂被用于社会的许多领域 - 据估计催化剂用于制造90%以上的化学品和燃料。无论它们如何使用，催化剂都通过复杂的原子过程进行操作。在查尔姆斯理工大学的新研究中，物理学研究人员将两种方法结合起来，为催化剂之谜添加了一个新的方法。他们使用先进的高分辨率电子显微镜和新型计算机模拟。

“我们设法通过电子显微镜设法扩展极限并达到如此精确度，这真是太棒了。我们可以准确地看到原子在结构中的排列位置和方式。通过具有皮米精度 - 即精确度达到原子直径的百分之一 - 我们最终可以改善材料特性，从而改善催化性能，“Chalmers物理系研究员，科学文章的作者之一Torben Nilsson Pingel说。

通过这项工作，他和他的同事们设法证明，金属纳米粒子中原子间距的皮质级变化会影响催化活性。研究人员使用Chalmers材料分析实验室的复杂电子显微镜研究了铂纳米颗粒。通过Andrew Yankovich的方法开发，研究人员已经能够提高精度，现在甚至可以达到亚微米级精度。他们的结果现在有广泛的意义。

“我们的方法不仅限于特定材料，而是基于可应用于不同催化体系的一般原则。由于我们可以更好地设计材料，我们可以获得更节能的催化剂和更清洁的环境，”Eva Olsson说。 ，查尔莫斯物理系教授。

这项工作是在Chalmers的催化能力中心的框架内进行的。为了研究原子间距的微小变化如何真正影响催化过程，MikkelJørgensen和物理系博士生兼教授HenrikGrönbeck分别在位于Chalmers的国家计算中心进行了先进的计算机模拟。利用显微镜的信息，他们能够精确模拟催化过程如何受到原子距离微小变化的影响。

“我们开发了一种新的方法来模拟纳米粒子上的催化过程。由于我们已经能够在我们的计算模型中使用实际值，我们可以看到如何优化反应。催化是一个重要的技术领域，因此每一项改进都是HenrikGrönbeck说：“在经济和环境方面都是值得进步的。”