ยึดติดกับโลหะ

ตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดใหม่เหล่านี้มีแนวโน้มดี — หลายชนิดสามารถเร่งปฏิกิริยาได้เกือบเท่ากับตัวเร่งปฏิกิริยาแพลตตินัมแบบดั้งเดิม แต่แม้กระทั่งนักวิจัยที่ทำงานเกี่ยวกับทางเลือกแพลตตินั่มก็เห็นด้วยว่าการสร้างตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีต้นทุนต่ำและยั่งยืนนั้นไม่ได้ง่ายเหมือนการกำจัดโลหะที่มีราคาแพงและหายากเสมอไป

Finn กล่าวว่า “การคำนวณความยั่งยืนไม่ได้ตรงไปตรงมาโดยสมบูรณ์ 

แม้ว่าเขาจะทำงานกับเอนไซม์ในห้องแล็บของเขา แต่เขากล่าวว่า “ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีแพลตตินัมที่คงอยู่นานหลายปีน่าจะยั่งยืนกว่าเอนไซม์ที่ย่อยสลายได้” มันอาจจะถูกกว่าในระยะยาวเช่นกัน นั่นเป็นเหตุผลที่นักวิจัยที่ทำงานเกี่ยวกับตัวเร่งปฏิกิริยาทางเลือกเหล่านี้กำลังผลักดันให้ผลิตภัณฑ์ของตนมีความเสถียรและยาวนานขึ้น

นาโนเคจ

การแกะสลักด้านในของก้อนโลหะแข็ง (ด้านบน) จะทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยานาโน (ด้านล่าง) ใช้แพลตตินัมน้อยลง 

L. ZHANG ET AL/ SCIENCE 2015

“ถ้าคุณนึกถึงตัวเร่งปฏิกิริยา จริงๆ แล้วอะตอมบนพื้นผิวมีส่วนในปฏิกิริยา สารเหล่านี้ในปริมาณมากอาจให้การสนับสนุนทางกลหรือสูญเปล่า” Younan Xia นักเคมีจาก Georgia Tech กล่าว Xia กำลังทำงานเพื่อลดของเสียนั้น

แนวทางที่มีแนวโน้มดีวิธีหนึ่งคือการทำให้แพลตตินัมกลายเป็นสิ่งที่ Xia เรียกกันว่า “นาโนคาจ” — แทนที่จะเป็นลูกบาศก์ที่เป็นของแข็งของโลหะ มีเพียงขอบเท่านั้นที่ยังคงอยู่ เหมือนกรอบ

นอกจากนี้ยังเป็นสาเหตุที่นักวิทยาศาสตร์หลายคนไม่เลิกใช้โลหะ “ฉันไม่คิดว่าคุณจะพูดได้ว่า ‘มาทำโดยไม่มีโลหะกันเถอะ’” เจมส์ คลาร์ก นักเคมีจากมหาวิทยาลัยยอร์กในอังกฤษกล่าว “โลหะบางชนิดมีฟังก์ชันบางอย่างที่ยากต่อการเปลี่ยน” แต่เขาเสริมว่า มีวิธีต่างๆ ในการใช้โลหะอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น เช่น การใช้ชิ้นส่วนขนาดอนุภาคนาโนที่มีพื้นที่ผิวสูงกว่าแผ่นเรียบ หรือการผสมผสานโลหะหายากจำนวนเล็กน้อยเข้ากับนิกเกิลหรือเหล็กที่มีราคาถูกกว่าและมีปริมาณมากขึ้น การเปลี่ยนโครงสร้างของวัสดุในระดับนาโนสเกลก็สามารถสร้างความแตกต่างได้เช่นกัน

ในการทดลองหนึ่ง Xia เริ่มต้นด้วยก้อนโลหะหายากชนิดอื่น 

แพลเลเดียม เขาเคลือบก้อนแพลเลเดียมด้วยชั้นแพลตตินั่มบางๆ ที่มีความหนาเพียงไม่กี่อะตอม ซึ่งเป็นกระบวนการที่ค่อนข้างตรงไปตรงมา จากนั้น สารเคมีก็กัดแพลเลเดียมไว้ด้านใน เหลือแต่โครงกระดูกแพลตตินั่มกลวง เนื่องจากแพลเลเดียมถูกเอาออกจากผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย จึงสามารถใช้ได้ซ้ำแล้วซ้ำอีก และโครงสร้าง nanocage ทำให้โลหะที่ไม่ได้ใช้ฝังอยู่ภายในน้อยกว่าแผ่นแบนขนาดใหญ่หรือก้อนแข็ง Xia รายงานในปี 2015 ในScience

ตั้งแต่นั้นมา ทีมงานของ Xia ก็ได้พัฒนารูปทรงที่ซับซ้อนมากขึ้นสำหรับกรงนาโน icosahedron ลูกบอลที่มีใบหน้าสามเหลี่ยม 20 หน้าทำงานได้ดีเป็นพิเศษ ความผิดปกติเล็กน้อยของโครงสร้าง — อะตอมไม่ตกผลึกอย่างสมบูรณ์ — ช่วยทำให้มันทำงานเป็นสี่เท่าของตัวเร่งปฏิกิริยาแพลตตินั่มเชิงพาณิชย์ เขาได้สร้างกรงที่คล้ายกันจากโลหะหายากอื่นๆ เช่น โรเดียม ซึ่งสามารถใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยาอื่นๆ

จะต้องดำเนินการมากขึ้นก่อนที่ตัวเร่งปฏิกิริยาใหม่เหล่านี้จะกำจัดแพลตตินัมและโลหะมีค่าอื่นๆ ออกให้หมด แต่เมื่อทำเช่นนั้นแล้ว จะทำให้โลหะมีค่ามากขึ้นเพื่อใช้ในสถานที่ที่สามารถส่องแสงได้อย่างแท้จริง

credit : 1stebonysex.com 4theloveofmyfamily.com actuallybears.com affinityalliancellc.com agardenofearthlydelights.net albanybaptistchurch.org americantechsupply.net andrewanthony.org anonymousonthe.net armenianyouthcenter.org