在培養皿中的液體鎵。
圖片了源:悉尼大學/菲利普·里奇
催化劑是一種在不參與反應的情況下使化學反應更快、更容易發生的物質。固體催化劑,通常是固體金屬或固體金屬化合物,通常用于化學工業中制造塑料、化肥、燃料和原料。然而,使用固體工藝的化學生產是能源密集型的,需要高達1000℃的高溫。
新工藝改為使用液態金屬,在這種情況下溶解錫和鎳,這賦予它們獨特的流動性,使它們能夠遷移到液態金屬的表面并與輸入分子,例如菜籽油發生反應,這導致菜籽油分子旋轉、破碎和重新組裝成更小的有機鏈,包括對許多行業至關重要的高能燃料丙烯。
液態金屬中的原子比固體中的原子排列更加隨機,并且具有更大的運動自由度。這使得它們很容易接觸并參與化學反應。在新研究中,研究人員將高熔點鎳和錫溶解在熔點僅為30℃的鎵基液態金屬中。
通過將鎳溶解在液態鎵中,研究人員在非常低的溫度下獲得了液態鎳,并將之充當“超級催化劑”。相比之下,固體鎳的熔點為1455℃。液態鎵中的錫金屬也會受到相同的影響,但程度較輕。
金屬以原子水平分散在液態金屬溶劑中,單原子具有最高的催化表面積,這就為化學工業提供了顯著的優勢。這一方法還可用于其他化學反應。研究人員表示,其為化學工業降低能耗和綠色化學反應提供了可能性。
總編輯圈點:
在化學反應中,催化劑往往扮演著“四兩撥千斤”的角色。對化學工業而言,它更是對生產流程是否綠色、節能、高效起著舉足輕重的作用。因此,催化劑是科學研究的重要領域,相關科研成果層出不窮。上述研究便是其中一個典型案例。
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