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科研人员最近开发出了一种将8种金属结合在一个纳米粒子中的技术。

在3月30日《Science》杂志的封面文章中,来自约翰霍普金斯大学和其他三所大学的研究人员报告说,他们的新技术使他们能够将多种金属结合在一起,其中还包括那些通常被认为无法结合的金属。研究人员表示,这一过程创造了新型稳定的纳米粒子,这种纳米粒子可以在化学和能源行业中得到很好的应用。

许多工业产品,如化肥和塑料,都需要在制造过程中借助催化剂的帮助加速化学反应。金属合金纳米粒子(从十亿分之一米到百亿分之一米的粒子)微小的尺寸是成功的关键。然而,截至目前为止,只有一小部分的纳米粒子达到了要求,这是因为将完全不同的金属组合成一种合金时时,会产生许多限制。当使用催化剂将粒子缩小到微观纳米尺寸时,问题就更加难以解决了。

而这种新型纳米粒子制造方法利用冲击波将金属加热到2000开尔文(超过3140华氏度)甚至更高的高温,这种加热速度极快,可以在几毫秒的时间内完成加热和冷却过程。这些金属在高温的作用下融化结合在一起,形成了金属小液滴,然后迅速冷却形成了同质的纳米粒子。这种被称为高熵-合金纳米粒子的新材料,有望在与工业相关的化学反应中得到广泛的应用,并且提高能源使用效率。

约翰霍普金斯大学化学和生物分子工程助理教授、该研究的共同作者之一Chao Wang说:“这种方法可以创造出自然界中不存在的金属新组合,并且在其他方面也是独一无二的。” Wang的研究小组基于这些高熵合金纳米颗粒设计出了五金催化剂,这种催化剂在氨氧化氮的选择性氧化反应方面表现出了卓越的催化性能,这种氧化反应通常用于化学工业中硝酸的制造,而硝酸则是大规模生产肥料的重要化学物质。


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