日本的一个研究小组成功地开发了一种含有14种元素的“纳米多元素催化剂”

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据外媒报道,日本的一个研究小组成功地开发了一种“纳米多元素催化剂”,它含有14种元素,在原子水平上均匀地混合,并作为催化剂使用。由10种或更多元素组成的高熵合金可以作为催化剂,表现出"全能性和多功能性",能够根据反应领域自由改变其形态并变得活跃。然而,到目前为止,生产由10种以上的元素组成的熵合金并不容易。原因是存在一些难以混合的元素的组合,如水和油。

由高知工科大学环境科学与工程学院的研究人员蔡泽兴和Takeshi Fujita教授以及东京工业大学材料科学与工程学院的Masahiro Miyauchi 教授领导的联合研究小组,通过一种被称为去合金化的方法,通过合金中特定元素的选择性腐蚀和洗脱,开发了一种"纳米多元素催化剂"。制造方法很简单:制备含有14种元素的铝合金,通过使用碱性溶液优先溶解铝来制造纳米多孔超级多元素催化剂。研究人员发现,通过使用这种方法,在制造出具有大比表面积(单位质量材料的表面积)、孔径约为5纳米的纳米多孔结构的同时,铝以外的其他元素在碱性溶液中不溶解,以固溶体合金的形式累积聚集,其中14种元素在原子水平上均匀分布。

此外,由于多元素叠加效应(“鸡尾酒效应”),纳米多孔超级多元素催化剂被发现显示出作为水电解电极材料的优良特性。由于这种催化剂含有多种不同的元素,因此有望在未来发展成为一种万能的多功能催化剂。

这项研究是在日本科技振兴机构(JST)的战略基础研究计划CREST(团队类型)下进行的,研究领域是:“利用多样化天然碳资源的创新催化剂和创造技术”。

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