一個(gè)可以將多種金屬結(jié)合成均勻混合納米顆粒的新技術(shù)介紹

平面回旋篩（粉體篩分設(shè)備）

依據(jù)他們?cè)?018年3月30日發(fā)行的科學(xué)雜志封面文章中報(bào)導(dǎo)的研討，這項(xiàng)新技術(shù)使研討人員能夠吞并多種金屬，包括那些一般以為不能混合的金屬。研討人員指出，這一進(jìn)程現(xiàn)已導(dǎo)致了在動(dòng)力和化學(xué)工業(yè)中有用的創(chuàng)新和安穩(wěn)納米粒子的開發(fā)。

幾種工業(yè)產(chǎn)品如塑料和肥料是在催化劑的幫助下組成的，這些催化劑是加速化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)。在這樣的進(jìn)程中，金屬合金納米顆粒發(fā)揮要害作用; 但是，迄今為止，因?yàn)槌霈F(xiàn)了綁縛，只需一小部分這樣的顆粒是可用的，一起將極點(diǎn)不同的金屬組組成均勻合金或金屬組合。當(dāng)縮小到催化運(yùn)用所需的納米級(jí)時(shí)，問題往往更加困難。

新技術(shù)包括運(yùn)用沖擊波以極高的速度將金屬加熱至異常高的溫度，即等于或高于2000 K，加熱以及在幾毫秒內(nèi)將其冷卻。通過在更高的溫度下將金屬熔融在一起構(gòu)成小液滴溶液。然后將液滴快速冷卻以構(gòu)成均勻的納米顆粒。這種被稱為高熵合金納米粒子的新材料被以為在工業(yè)相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)中作為催化劑具有廣泛的運(yùn)用，能夠跋涉出產(chǎn)進(jìn)程中的動(dòng)力功率并下降出產(chǎn)本錢。

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該研討的一起作者之一Chao Wang說：“ 這種方法能夠使自然界中不存在的金屬組組成為新的組合，”他是約翰霍普金斯懷廷工程學(xué)院化學(xué)與工程系助理教授生物分子工程。王和他的研討團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種依據(jù)這些高熵合金納米粒子的五金屬催化劑，并且在將氨選擇性氧化成氮氧化物期間確立了其優(yōu)異的催化功用?– 用于化學(xué)工業(yè)中用于組成硝酸的反應(yīng)?– 一種要害化學(xué)肥料等產(chǎn)品的許多出產(chǎn)。

在王的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的這項(xiàng)研討是與麻省理工學(xué)院，芝加哥伊利諾伊大學(xué)和馬里蘭大學(xué)學(xué)院公園的協(xié)作火伴協(xié)作的一部分。該方法能夠使各種金屬均勻混合，并且還能夠以催化進(jìn)程所需的纖細(xì)顆粒的方法出產(chǎn)合金。取決于較低溫度和逐步加熱和冷卻方法的常規(guī)技術(shù)一般會(huì)導(dǎo)致金屬團(tuán)簇替代單獨(dú)的顆粒。

為了開發(fā)納米粒子，研討人員將金屬鹽?– 通過金屬和酸（如硫酸和鹽酸）之間的互相作用組成了碳納米纖維?– 一種常用于催化作用的導(dǎo)電支撐材料。類似于短路的電脈沖被用于通過加熱激活金屬鹽，并且通過調(diào)整冷卻速率來控制混合物的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。

通過不同金屬之間的協(xié)同作用，容許史無前例的反應(yīng)途徑和催化機(jī)制。除了出產(chǎn)硝酸外，該團(tuán)隊(duì)正在研討納米顆粒在反應(yīng)中的用處，例如消除車輛廢氣中的氮氧化物。

這項(xiàng)研討沒有得到直接資助。約翰霍普金斯大學(xué)團(tuán)隊(duì)通過大學(xué)的催化劑和發(fā)現(xiàn)獎(jiǎng)供認(rèn)內(nèi)部支撐。國家科學(xué)基金會(huì)（NSF）通過發(fā)布DMR-0959470支撐設(shè)備的收購。水兵研討所多學(xué)科大學(xué)研討計(jì)劃贈(zèng)款，國防部國防科學(xué)與工程研討生獎(jiǎng)學(xué)金以及NSF贈(zèng)款CMMI-1619743和DMR 1410636方法的額外支撐得到了作者的認(rèn)可。