Ingenieure sind bei einer Vielzahl von Anwendungen, von der Lebensmittelherstellung bis zur chemischen Produktion, auf Katalysatoren angewiesen. Die Suche nach effizienten, umweltfreundlichen Katalysatoren ist daher ein wichtiger Forschungszweig.<\/p>\n\n\n\n
Neue Forschungsarbeiten unter der Leitung der Swanson School of Engineering der Universit\u00e4t Pittsburgh k\u00f6nnten zur Entwicklung neuer, nachhaltiger Katalysatoren auf der Grundlage von Wolframoxid und \u00e4hnlichen Verbindungen f\u00fchren.<\/p>\n\n\n\n
Das Projekt nutzte Computersimulationen, um zu verstehen, wie Wolframoxid mit Wasserstoff auf molekularer Ebene interagiert, und die Ergebnisse wurden durch Laborexperimente verifiziert.<\/p>\n\n\n\n
Die Ergebnisse wurden durch Laborexperimente verifiziert. Ein Artikel \u00fcber die Ergebnisse wurde k\u00fcrzlich auf der Titelseite des Journal of the American Chemical Society (JACS) ver\u00f6ffentlicht und wurde von einem Team der Abteilung f\u00fcr Chemie- und Erd\u00f6ltechnik geleitet: Doktorand Evan V. Miu, Assistenzprofessor James McKone und Associate Professor und Bicentennial Alumni Faculty Fellow Giannis Mpourmpakis.<\/p>\n\n\n\n
“Wolframoxid ist ein Katalysator, der zur Beschleunigung nachhaltiger chemischer Umwandlungen durch die Nutzung von Sonnenlicht oder erneuerbarer Elektrizit\u00e4t eingesetzt werden kann. Diese chemische Verbindung hat eine einzigartige Art der Wechselwirkung mit Wasserstoffatomen, die sie besonders geeignet macht, an chemischen Reaktionen teilzunehmen, bei denen Wasserstoff erzeugt oder verwendet werden muss”, so Mpourmpakis.<\/p>\n\n\n\n
“Zu den chemischen Reaktionen, die uns am meisten interessieren, geh\u00f6rt die Verwendung von Wasserstoff zur Umwandlung von Kohlendioxid – dem Hauptverursacher der globalen Erw\u00e4rmung – in n\u00fctzliche Brennstoffe und Chemikalien”, f\u00fcgte McKone hinzu.<\/p>\n\n\n\n
W\u00e4hrend die meisten Katalysatoren nur an ihrer Oberfl\u00e4che mit Molek\u00fclen wie Wasserstoff interagieren, kann Wolframoxid auch Wasserstoff in sein dreidimensionales Kristallgitter einbauen. Die fortschrittliche Modellierung der Forscher konnte zeigen, dass dieser Prozess einen gro\u00dfen Einfluss auf die tats\u00e4chlichen Vorg\u00e4nge an der Oberfl\u00e4che des Katalysators hat.<\/p>\n\n\n\n
Die Arbeit er\u00f6ffnet die M\u00f6glichkeit, eine ganz neue Familie von Katalysatoren auf der Grundlage von Wolframoxid und \u00e4hnlichen Verbindungen zu entwerfen, wobei der rechnerische Ansatz des Teams zur Vorhersage ihrer katalytischen Eigenschaften genutzt werden kann.<\/p>\n\n\n\n
“Es ist nicht \u00fcbertrieben zu sagen, dass wir eine gerade Linie zwischen der subtilen Wissenschaft dieser Studie und der M\u00f6glichkeit ziehen k\u00f6nnen, einen gro\u00dfen Teil der chemischen Produktion neu zu erfinden, um sie umweltvertr\u00e4glicher zu machen”, sagte McKone. “Wir k\u00f6nnen Katalysatoren entwerfen, die Wasserstoff auf genau die richtige Art und Weise bereitstellen, um chemische Umwandlungen durchzuf\u00fchren, die mit Wasser und Elektrizit\u00e4t genauso effizient ablaufen wie die, die wir heute mit fossilen Brennstoffen durchf\u00fchren.”<\/p>\n\n\n\n
Dieses Projekt war eine Zusammenarbeit zwischen dem CANELa-Labor von Mpourmpakis und dem McKone-Labor, in dem die Hauptautorin Miu als NSF-Graduiertenstipendiatin an der \u00dcberbr\u00fcckung von thermischer und elektrischer Katalyse arbeitet, indem sie sowohl experimentelle als auch rechnerische Methoden anwendet.<\/p>\n\n\n\n
“Die Zusammenarbeit mit den Professoren Mpourmpakis und McKone hat mir die unglaubliche M\u00f6glichkeit gegeben, an der Schnittstelle von Theorie und Experiment zu arbeiten”, sagt Miu. “Diese komplement\u00e4ren Perspektiven haben uns geholfen, tief zu verstehen, wie Metalloxidbronzen Wasserstoff katalysieren, und wir freuen uns darauf, unsere Erkenntnisse anzuwenden und bedeutende Schritte in Richtung nachhaltigerer chemischer Prozesse zu machen.”Originalver\u00f6ffentlichung<\/p>\n\n\n\n