星空电竞 “纳米多孔金属”的独特结构：开发创新催化剂材料的关键
开发纳米多孔催化剂以减少对环境的影响
在开发“脱合金”概念（一种生产纳米多孔金属的技术）时，Fujita 教授和他的合作者受到了特定元素因腐蚀而选择性地从合金中洗脱的现象的启发。该技术非常简单，只需将稳定的金属和不易腐蚀的金属合金化，然后用电解液进行选择性腐蚀即可。 Fujita教授：“通过脱合金制备纳米多孔金属不需要特殊的实验设备，因此技术非常简单，具有巨大的潜力。”
在纳米多孔金属的多种功能中，催化剂应用尤其有前景。在以前的纳米颗粒催化剂中，多个纳米颗粒金属排列在氧化物的表面上。只有纳米颗粒附近有活性，其他区域没有得到有效利用。另一方面，纳米多孔催化剂具有金属与氧化物复杂缠结的结构，因此不仅活性区域大大扩大，而且由于其具有高耐久性，化学反应的活性时间可以维持很长时间。
教授。藤田还开始开发一种革命性的新型催化剂系统，该系统允许 DRM 在室温下通过施加到纳米多孔催化剂（导体）上的高电压驱动并引起电晕放电*2。最近的一种趋势是通过利用光或电场等外部场作为控制反应路径和速度的驱动力来优化工业用途的化学反应。然而，对于传统的纳米颗粒催化剂，反应仅在分散在氧化物表面上的纳米颗粒附近进行，因此催化剂与外场之间的耦合效率极低是一个问题。为了解决这个问题，藤田教授和同事们转向纳米多孔催化剂，因为它们可以在其表面积累电场。其想法是使催化剂表面的电场更接近通过电晕放电产生外场的气体，从而提高与外场的耦合效率，并激活催化反应。使用所开发的设备进行的实验证实，催化剂通过电晕放电加速反应。
其他创新成果已经取得，有望大幅减少环境影响。其中一种涉及应用酸蚀刻和热处理，以赋予最初不透电的金属有机框架（MOF）导电性。这种转变成功地将其转化为水电解的特殊催化剂。
*2) 当向尖锐电极等局部点施加高电压时，由于电场不均匀而发生的现象
努力寻找“通用催化剂”
藤田教授正在探索的另一个重大主题是开发结合多种元素的“超级多元催化剂”。
这一成功的背后是一个基于“逆转”的想法。以前的多元素催化剂采用自下而上的技术来制造，一种一种地构建元素。藤田教授和他的同事却持相反的想法。他们采用“自上而下”的技术，首先制造多种元素的复合合金，然后通过不需要的元素来优化最终产品。这种去除颠覆了有关催化剂设计技术的公认智慧，并带来了巨大的进步。
藤田教授在这一领域研究的最终目标是找到一种适用于所有反应的通用催化剂。
选择元素的方法对于制造多元催化剂也很重要。在这方面，藤田教授计划将催化剂科学和数据科学融合起来，并开发一个用于寻找元素最佳组合的系统。 2021年3月，该大学安装了一台最先进的电子显微镜，具有高分辨率和广泛的分析能力等突出特点。 “该设备可能会推动我们的研究进展取得巨大飞跃，”藤田教授坚信。
发布日期：2024 年 2 月