Los elementos que componen el catalizador de nanopartículas de óxido metálico. Crédito:Zhennan Huang
Reza Shahbazian-Yassar, profesor de ingeniería mecánica e industrial en la Universidad de Illinois Chicago.
Shahbazian-Yassar y sus colegas facilitaron el desarrollo de un catalizador de vanguardia "navaja suiza" compuesto por 10 elementos diferentes, cada uno de los cuales por sí solo tiene la capacidad de reducir la temperatura de combustión del metano, más oxígeno. Este catalizador único puede reducir la temperatura de combustión del metano aproximadamente a la mitad, desde más de 1400 grados Kelvin hasta 600 a 700 grados Kelvin.
Sus hallazgos se publican en la revista. Catálisis de la naturaleza .
En investigaciones publicadas anteriormente, Shahbazian-Yassar y sus colegas demostraron la capacidad de crear catalizadores de nanopartículas de elementos múltiples, conocidas como aleaciones de alta entropía que utilizan una técnica única de ondas de choque. Antes de esto, Los científicos de materiales no hicieron intentos serios de crear nanopartículas a partir de más de tres elementos debido a la tendencia de los átomos de cada elemento a separarse y volverse inútiles.
Aprovechando el tiempo real único, sistema de microscopía electrónica de alta temperatura en la UIC, El equipo de Shahbazian-Yassar demostró que las nanopartículas de alta entropía compuestas por 10 óxidos metálicos eran altamente estables a temperaturas de hasta 1, 073 grados Kelvin y los elementos individuales se distribuyeron uniformemente en cada nanopartícula formando una sola, estructura cristalina estable en estado sólido.
Su aleación de óxido metálico contenía varias mezclas de metales de transición, que son elementos de tierras raras, y metales nobles más oxígeno.
"Es casi imposible mantener una mezcla perfecta de estos elementos en una fase sólida debido a las diferencias en el radio atómico, estructura cristalina, potencial de oxidación, y propiedades electrónicas de los elementos, "dijo Zhennan Huang, un doctorado estudiante en el laboratorio de Shahbazian-Yassar y co-primer autor del artículo. "Pero pudimos demostrar que esto es posible".
Reza Shahbazian-Yassar, profesor de ingeniería mecánica e industrial en la Facultad de Ingeniería de la UIC y Zhennan Huang, un doctorado estudiante en el laboratorio de Shahbazian-Yassar y co-primer autor del artículo. Crédito:Jenny Fontaine / UIC
"Entre las múltiples aleaciones con múltiples elementos que creamos, las partículas compuestas por 10 elementos no solo fueron las más efectivas para reducir el punto de combustión del gas metano, sino también las más estables a esas temperaturas, "dijo Shahbazian-Yassar, quien es un autor correspondiente en el artículo.
Los investigadores creen que el catalizador podría usarse para reducir la producción de gases de efecto invernadero nocivos producidos por la quema de gas natural en hogares individuales. para alimentar turbinas e incluso en automóviles que funcionan con gas natural comprimido.
