بهبود کاتالیزور توسط دانش نانو

اگرچه رفتار ذوب در مقیاس نانو تغییر می‌کند، روش ذوب نانوذرات همچنان یک سوال باز باقی مانده است.

اکنون، در مقاله‌ای که در Nature Communications منتشر شده است، محققان دانشگاه سوانسی آزمایشی را توصیف می‌کنند که در آن نانوذرات طلا را با قطرهای بین دو تا پنج نانومتر در حین گرم شدن تصویربرداری کردند.

طبق گفته پروفسور ریچارد پالمر که رهبری این تحقیق را بر عهده داشت، محققان با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری روبشی تصحیح شده با انحراف از نانوذرات تصویربرداری کردند.

آنها سپس محاسبات مکانیکی کوانتومی در مقیاس بزرگ را برای شبیه سازی نتایج خود انجام دادند.

پالمر گفت: ما مشخص کردیم که نانوذرات از بیرون به داخل ذوب می‌شوند، بنابراین شما یک پوست مایع دارید که در اطراف یک هسته جامد شناور است همچنین نقطه ذوب نانوذرات به شدت به اندازه آنها بستگی دارد.

پالمر گفت که درک چگونگی ذوب نانوذرات و پیش‌بینی رفتار آنها در دماهای بالا می‌تواند در طیف وسیعی از کاربردها کمک کند.

برای مثال، در کاتالیز، واکنش‌های شیمیایی معمولاً در دماهای بالا روی ذرات کوچک انجام می‌شود که نقطه ذوب بسیار پایین‌تری نسبت به فلزات حجیم خود دارند.

او گفت: «اگر شما یک کاتالیزور متشکل از ذرات کوچک دارید، ممکن است مولکول‌هایی که برای واکنش وارد می‌شوند، در واقع به جای سطح جامدی که شما تصور می‌کردید، با یک سطح مایع روبرو می‌شوند.»

بنابراین شما ممکن است بتوانید فعالیت شیمیایی را با کنترل ماهیت سطح این ذرات، با کنترل دمایی که در آن واکنش انجام می‌شود، تنظیم کنید.

این تحقیق همچنین می تواند برای بهبود فرآیند تولید افزودنی به نام تف جوشی (چسباندن یا چسبیدن ذرات یک یا چند ماده به یکدیگر ازطریق ذوب سطحی براثر حرارت، همراه با فشار یا بدون آن، به‏طوری‏که در حالت جامد به صورت قطعه درآید)استفاده شود که در آن ذرات کوچک با هم ادغام می‌شوند تا ماده مورد نظر را ایجاد کنند.

پالمر گفت: فرآیند تف جوشی در دمایی آغاز می شود که در آن سطح ذرات شروع به ذوب شدن می‌کند.

بنابراین با انتخاب نانوذرات با اندازه‌های مختلف، می‌توانید دمای محل پخت را کاهش دهید.

لینک مفید:تولید بهینه تر هیدروژن با فوتوکاتالیست ها

تاریخ:1404/1/25

مهسانعمتی