Тепла умнее, а не тяжелее: Как сделать печь каталитической реакции более эффективным

Многие реакции, которые мы используем для производства химических соединений в пищевой, медицинской и промышленной областях не представляется возможной без использования катализаторов. Катализатор-это вещество, которое даже в небольших количествах, ускоряет ход тарифа химической реакции, и иногда позволяет ему произойти в более мягких условиях (низкая температура и давление). Хорошим катализатором иногда может умножить производительность промышленного реактора или бритье более 100°С от рабочей температуры.

Неудивительно, тогда, что катализатором исследований имеет решающее значение для создания химической реакции более эффективным. Одним из новых подходов, который наблюдается в предоставлении этих льгот нагрева металлических наночастиц в некоторых катализаторов непосредственно при помощи микроволн, вместо обычных равномерных методов отопления. Наночастицы металлов в катализаторах сильно взаимодействуют с микроволнами и, как считается, обогрев выборочно. Однако ученые сообщили, что противоречивые результаты при использовании данного подхода, и понимание эффекта, который избирательно нагрева наночастиц на химических реакциях трудно, поскольку нет методов для измерения их температуры пока не обнаружено.

Теперь, ученые в Токио технологий во главе с профессором Юдзи ВАДА решить эту проблему и продемонстрировать новый подход для измерения местной температуры наночастиц платины в твердом катализаторе. Их метод, как описано в исследовании, опубликованном в химии связи, опирается на рентген-тонкая структура спектров поглощения (XAFS) спектроскопии, который, как следует из названия, предоставляет информацию о малых местных структур материалов с использованием рентгеновских лучей.

В расширенном колебаний XAFS, значение, называемое Дебая-Уоллера фактор может быть получена. Этот фактор состоит из двух слагаемых; одно относится к структурным расстройства и связанную с тепловой расстройства. Если структура катализатора не изменяется при СВЧ-нагрева, т. е. любое изменение в Дебая-Уоллера фактор, из-за температурных изменений. Поэтому, XAFS может быть использовано для косвенного измерения температуры металлических наночастиц.

Команда ученых протестировала этот подход в «платину на глиноземе» и «платина на силикагеле» катализаторы, чтобы выяснить, в какой степени микроволны могут избирательно нагревать наночастицы платины вместо их вспомогательных материалов. Был найден, чтобы произвести заметный перепад температур между НП и поддержка микроволнового нагрева. Серию сравнительных экспериментов показали, что более высокие локальные температуры наночастицы металлов в катализаторах имеет решающее значение для получения высоких скоростей реакции при той же температуре.

Доволен результатом, проф. ВАДА замечает: «эта работа является первым представил метод оценки локальной температуры наночастиц и их влияние на каталитические реакции. Мы делаем вывод, что локальный нагрев наночастиц платины является эффективным для ускорения химических реакций, которые включают себя Платинум, представляет практический подход, чтобы получить резкое усиление каталитических реакций с использованием СВЧ-нагрева».

Эти выводы представляют собой прорыв для улучшения нашего понимания роли микроволнового нагрева в повышении производительности катализатора. Доктор Цубаки добавляет, «эффективная концентрация энергии на активных участках катализаторы — металлические наночастицы, в этом случае, должны стать важнейшей стратегией для знакомства с микроволновой химии для достижения эффективного использования энергии для реакции и для обеспечения более мягких условий для ускорения реакции».Этот новый взгляд на каталитических процессов, будем надеяться, сэкономить массу энергии в долгосрочной перспективе, что делает реакторы работать умнее, а не труднее.

сделать разницу: спонсорские возможности