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      科學(xué)家將主體材料中的催化劑擠入瓶中
      
			
      
				2019-07-23 08:44:05
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      倫敦瑪麗皇后大學(xué)的科學(xué)家已經(jīng)找到了一種方法，可以將催化劑置于不同主體材料的最細(xì)小的孔隙中，就像模型船在瓶子內(nèi)展開一樣。
      

      當(dāng)材料在如此小的范圍內(nèi)被限制，并且沒有破壞主體時，它們的行為與它們的體積形式不同，這是科學(xué)家稱之為限制效應(yīng)的變化。
      

      科學(xué)家將主體材料中的催化劑擠入瓶中
      

      在催化劑的情況下，催化劑是加速化學(xué)反應(yīng)的材料，限制可能導(dǎo)致更高的活性。它使顆粒保持良好分離，這是防止催化功能喪失的關(guān)鍵，并保留其高反應(yīng)性表面。
      

      類似地，當(dāng)材料在狹小的空間中被擠壓時，其電子不能像往常一樣自由移動，并且材料的發(fā)光顏色可能會發(fā)生變化 - 這種效應(yīng)可用于微型激光器。
      

      這種策略還開辟了多功能材料的可能性，其中客人和主人分別做不同的事情，或者由于客人被限制，主人和客人之間的相互作用可能產(chǎn)生新的特性。
      

      為了說明這種方法，研究人員使用了多孔納米材料，這些納米材料就像海綿一樣，但在其他分子可以適合的地方有1納米口袋。然而，在納米多孔主體內(nèi)加載反應(yīng)性催化劑是具有挑戰(zhàn)性的，因為反應(yīng)條件通常會破壞主體。
      

      該研究發(fā)表在Nature Communications上，展示了一個利用熱力學(xué)來克服這些問題的概念。研究人員意識到他們可以估計宿主在各種反應(yīng)條件下的穩(wěn)定性。
      

      該研究由劍橋大學(xué)，大連化學(xué)物理研究所(中國科學(xué)院)，新加坡國立大學(xué)和新南威爾士大學(xué)共同完成。
      

      來自倫敦瑪麗皇后大學(xué)的首席研究員Stoyan Smoukov博士說：“我們有一些觀點認(rèn)為限制可以改變屬性，因為在其他系統(tǒng)中已經(jīng)看到了這種變化。問題是 - 我們可以采用一般方式嗎?嘗試并指導(dǎo)研究人員，以便他們能夠合成各種功能的大客戶，如金屬，金屬氧化物，硫化物，氮化物，而不會破壞主機(jī)?“
      

      使用熱力學(xué)圖表，研究人員開發(fā)了一種稱為Pourbaix-Enabled Guest Synthesis(PEGS)的概念，其中可以選擇條件和前體化合物來破壞宿主。它們包括一個教程系統(tǒng)，演示如何制作各種新的客體/主體組合化合物。
      

      來自大連化學(xué)物理研究所(中國科學(xué)院)的共同作者，傅強教授補充說：“從實際角度來看，PEGS方法將材料化學(xué)與功能材料的設(shè)計聯(lián)系起來，用于多相催化等應(yīng)用。通過PEGS方法獲得的限制氧化物納米結(jié)構(gòu)可以提高催化性能，這對于先進(jìn)氧化物催化劑的設(shè)計具有重要意義。“
      

      其中一位主要作者，劍橋大學(xué)的Tiesheng Wang說：“即將到來的影響可能是巨大的。由于量子理論描述了原子到亞原子尺度的自然，有助于在小尺度上實現(xiàn)新的受限狀態(tài)的工作可能有助于通過實驗探索量子世界的基礎(chǔ)。“
      
			

			
        
      
			
      
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