研究人员使用页岩气创新催化剂制成的燃料

UCL和塔夫茨大学领导的新研究表明，利用创新的铂和铜合金催化剂，页岩气中的甲烷可以转化为碳氢燃料。

众所周知，铂或镍会破坏页岩气中甲烷中的碳氢键，从而制成烃类燃料和其他有用的化学物质。但是，此过程会导致“焦化”，即金属会被碳层覆盖，从而阻碍了表面反应的产生，从而使碳层失效。

这种新型合金催化剂具有抗结焦性，因此与其他材料相比，它保持了活性并需要更少的能量来破坏键。当前，甲烷重整过程非常耗能，需要约900摄氏度的温度。这种新材料可以将其降低到400摄氏度，从而节省能源。

这项发表在《自然化学》上的研究证明了新型高度稀释的铂/铜合金(一种单原子合金)在从小烃类制备有用化学药品方面的优势。

表面科学和催化实验以及强大的计算技术相结合，用于研究合金的性能。这些表明，铂破坏了碳氢键，而铜则帮助偶联了不同大小的烃分子，为转化为燃料铺平了道路。

研究共同负责人，Michail Stamatakis教授(UCL化学工程)说：“我们使用超级计算机来模拟反应的发生方式–催化合金表面上小分子中键的断裂和形成，并预测其性能。大规模。为此，我们需要使用数百个处理器来模拟数千个反应事件。”

UCL研究人员使用计算机追踪反应时，塔夫茨(Tufts)化学家和化学工程师进行了表面科学和微反应器实验，以证明在实际环境中新型催化剂(分散在铜表面的铂原子)的可行性。他们发现单原子合金非常稳定，只需要少量的铂即可工作。

塔夫茨大学艺术与科学学院化学系教授查尔斯·赛克斯(Charles Sykes)表示：“眼见为实，我们的扫描隧道显微镜使我们能够直观地看到铜中单个铂原子的排列方式。鉴于铂金的价格超过每盎司1000美元，而铜的价格为15美分，则可以节省大量成本。”

研究小组在一起表明，该合金需要较少的能量来帮助打破甲烷和丁烷中碳原子与氢原子之间的键，并且该合金具有抗结焦性，从而为该材料开辟了新的应用领域。

该研究的共同主要作者，塔夫茨大学工程学院化学与生物工程学系的杰出教授Maria Flytzani-Stephanopoulos说：“虽然表面科学实验中的模型催化剂对于跟踪原子级的结构和反应性至关重要，将这些知识扩展到具有相似组成的现实纳米颗粒催化剂并在实际条件下进行测试是令人兴奋的，目的是为下一步开发催化剂进行工业应用。”

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