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鰭狀沸石催化劑增加了分子進入顆粒內部的通道。圖片來源：休斯敦大學、J.C. Palmer
能源工業(yè)等領域使用的成千上萬的化學過程依賴于高速催化反應，但是分子經(jīng)常受到“交通堵塞”的阻礙減慢了速度。現(xiàn)在，研究人員發(fā)明了一種全新的多孔催化劑，它使用獨特的鰭片，通過允許分子跳過限制反應的“擁堵”，從而加速化學反應。
相關論文8月10日刊登于《自然—材料》。這項突破主要集中在降低分子進入催化劑內部孔隙的障礙上。
沸石是一種孔隙小于1納米的鋁硅酸鹽，廣泛應用于工業(yè)生產中，作為固體催化劑，用于生產汽油和有附加值的化學品及其他產品。在這些應用中，沸石孔內的化學反應首先要求分子找到催化劑顆粒外表面的少量開口。這就使得分子必須“排隊”進入粒子，擴散到參與化學反應的活性部位，然后離開粒子。
美國休斯頓大學研究人員開發(fā)了一種方法來誘發(fā)更大的催化劑粒子像納米粒子那樣，讓分子進入引發(fā)反應迅速并退出。研究人員在催化劑顆粒的表面生成了凸起或鰭片，粗糙的顆粒外表面的表面積顯著增加，使分子更容易進入，并減少了傳統(tǒng)沸石材料經(jīng)常出現(xiàn)的運輸限制。
專家表示，該新合成方法利用了團隊多年來所做的工作，專注于控制沸石結晶的方式，使鰭狀結構的生長成為可能。這種新型材料不需要直接合成納米顆粒，為沸石催化劑的設計創(chuàng)造了一個新的范例。
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