В статье покрытия 30 марта журнала Science исследователи, от Джонса Хопкинса и трех других университетов, сообщили, что их новая техника позволила им объединить многократные металлы, включая тех, которых не обычно рассматривают способными к смешиванию. Этот процесс создал новые, стабильные наночастицы с полезными применениями в химических отраслях промышленности и энергетических отраслях промышленности, сказали исследователи.Много промышленных изделий как удобрения и пластмассы сделаны с помощью катализаторов, веществ, которые ускоряют химические реакции.
Металлические наночастицы сплава – частицы в пределах от приблизительно одной миллиардной к 100 миллиардным частям метра в размере – являются критическим компонентом в таких процессах. До сих пор, однако, только маленький набор был доступен из-за ограничений, которые возникают, объединяя чрезвычайно различные металлы, чтобы сформировать гомогенные сплавы, которые являются комбинациями металлов. Проблема еще более сложна, уменьшая к микроскопическому наноразмерному, требуемому для каталитических заявлений.Новый метод использует ударные волны, чтобы нагреть металлы до чрезвычайно высоких температур – 2 000 градусов Келвин (больше чем 3 140 Фаренгейтов) и выше – по исключительно быстрым ставкам, и нагревание и охлаждение их в промежутке миллисекунд.
Металлы расплавлены вместе, чтобы сформировать маленькие капельки жидких решений при высоких температурах, которые тогда быстро охлаждены, чтобы сформировать гомогенные наночастицы. У новых материалов, известных как наночастицы высокого сплава энтропии, как ожидают, будут широкие заявления как катализаторы в химических реакциях, важных для промышленности, с потенциалом, чтобы улучшить энергоэффективность в производственном процессе и понизить производственные затраты.
«Этот метод позволяет новые комбинации металлов, которые не существуют в природе и иначе не сочетаются», сказали Чао Ван, Школа Мела Джонса Хопкинса Технического доцента химической и биомолекулярной разработки и одного из соавторов исследования. Исследовательская группа Вана проектировала катализатор с пятью металлами на основе этих наночастиц высокого сплава энтропии и продемонстрировала превосходящую каталитическую работу для отборного окисления аммиака к окиси азота, реакция, используемая химической промышленностью, чтобы произвести азотную кислоту, важный химикат в крупномасштабном производстве удобрений и других продуктов.