用独特的金属合金制造新的催化剂

 
蔡和他的同事认为，利用大数据发现新材料的材料信息学，由于其明确的排列方式，对于从赫斯勒合金中发现新催化剂特别有用。信用：xraygd Heusler合金是由三种不同的金属制成的磁性材料，这些金属分别不是磁性的。合金因其磁性和热电特性以及在变形后恢复其原始形状的能力而被广泛使用，这被称为形状记忆。东北大学高级材料科学家蔡安邦及其同事进行的研究现在表明，也可以对这些材料进行微调以加快化学反应。这种催化能力在《先进材料科学与技术》杂志中进行了综述。
Heusler合金的典型成分为金属X，金属Y和金属Z(X2YZ)两部分。这三个元素中的每一个都来自元素周期表的不同区域。 1898年发现的最初的Heusler合金是Cu2MnAl，由铜，锰和铝制成。后来在X2YZ排列中发现了许多其他金属组合。
蔡和他的同事在研究另一种类型的结构(准晶体)时，在1980年代后期，只要它们具有类似的原子结构，他们就用周期表中相同族中的其他元素取代了现有元素，从而创建了一系列新化合物。尺寸。随后，他们将这一概念应用于大量新的Heusler合金中。
蔡和他的同事研究了12种Heusler合金作为丙炔加氢催化剂的潜力，丙炔加氢是一种在塑料工业中使用的反应，以及一氧化碳的氧化(一种控制污染的重要过程)。他们使用相对便宜的元素来制造合金，并发现了对丙炔加氢反应有选择性的有前途的催化剂。其中涉及金属X的钴，金属Y的锰或铁以及金属Z的镓或锗的组合。研究小组怀疑可以针对特定的目标反应对合金的催化性能进行微调。他们还发现，金属X是这些反应中的主要活性元素，而元素Y和Z与催化剂的活性，选择性和耐久性有关。一些合金，例如由钴，钛和锡制成的合金，也显示出一氧化碳氧化的希望。
蔡和他的同事认为，利用大数据发现新材料的材料信息学，由于其明确的排列方式，对于从赫斯勒合金中发现新催化剂特别有用。
预计未来的研究将集中在将含有催化元素的纳米颗粒掺入Heusler合金的晶格中。这将增加可用于催化反应的表面积，从而改善材料的催化活性。
日本国立材料科学研究所的Alok Singh说：“蔡教授热衷于玩元素并创造新材料，并从一开始就取得了巨大的成功。” “他已为他的最新作品申请了专利，我们希望看到它们与工业界一起运作。与此同时，他的同事们将继续致力于他们的发展，其进步会激发进一步的工作。”