2020年9月24日
电化学中发挥着日益重要的角色:无论是燃料电池、电解或化学储能,化学反应控制的电流。所有这些应用程序的决定性因素是反应尽可能快速和高效。
向前迈出了重要一步已经被一个团队从涂在汉堡维恩(维也纳)和谜底:他们表明一种特殊材料制成的镧、锶、铁和氧气之间来回切换两种不同的状态:在一个国家的物质是催化地非常活跃,在其他更少。这样做的原因是小铁纳米颗粒的行为从表面上看,这已被证明在德国实验电子同步加速器在汉堡的谜底。yabo214这一发现现在应该可以开发更好的催化剂。结果已经发表在《华尔街日报》“自然通讯”。
电电压导致氧离子迁移
“我们一直对我们的电化学实验使用钙钛矿多年来,“教授说亚历山大Opitz化学研究所的技术和分析。“钙钛矿是一个非常多样化的一类材料,其中的一些非常出色的催化剂。”亚博网站下载The surface of the perovskites can help to bring certain reactants into contact with each other - or to separate them again. "Above all, perovskites have the advantage that they are permeable to oxygen ions. Therefore, they can conduct electric current, and we are taking advantage of this,"亚历山大Opitz解释道。
钙钛矿电电压时,氧离子释放他们的位置在晶体,通过材料开始迁移。如果电压超过一定值,这将导致钙钛矿中的铁原子迁移。他们搬到表面,形成微小颗粒,直径只有几纳米。yabo214从本质上讲,这些纳米颗粒是良好的催化剂。yabo214
“有趣的是,如果一个反转电压,催化活性降低。到目前为止,原因还不清楚,”亚历山大Opitz说。“有些人怀疑铁原子会迁移到水晶,但那不是真的。效应发生时,铁原子不必离开他们在材料表面。”
分析x射线谜底
研究小组在你维恩与团队合作电子同步加速器在汉堡(谜底)来精确分析结构的纳米粒子与x射线,而化学过程发生。yabo214结果表明纳米粒子之间来回变化两种不同的状态,根据电压:“yabo214我们可以开关铁粒子之间的金属和氧化状态,”yabo214亚历山大Opitz说。应用电压决定材料的氧离子注入对铁纳米颗粒或远离他们。yabo214这允许控制纳米粒子中包含多少氧气,和根据的氧气,纳米粒子可以形成两个不同的结构——一个富氧催化活性较低,和缺氧,如金属,是催化地yabo214非常活跃。
“这是一个非常重要的发现,”亚历山大Opitz说。“如果两种状态之间的转换是由铁原子的纳米粒子扩散到晶体,需要很高的温度,使这个过程有效运行。现在我们明白活动的变化是与铁原子的扩散,但两个不同的晶体结构之间的变化,我们也知道,相对较低的温度可以足够了。这使得这类催化剂更有趣,因为它可以用于加速技术相关的反应。
从氢能源存储
现在这个催化机理进一步研究,也为材料成分略有不同。亚博网站下载它可以增加许多应用程序的效率。“这是特别有趣的化学反应中重要的能源部门,“亚历山大Opitz说。“例如,当涉及到的生产氢或合成气体,或能源存储与电流通过产生燃料。”
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