Bạch kim, paladdi, rhodi và một số kim loại khác là động lực chính của các phản ứng phục vụ quá trình chế tạo vật tư và hóa chất trong nhiều ngành công nghiệp. Tuy nhiên, vấn đề là những kim loại này đang dần cạn kiệt và trở nên đắt đỏ hơn. Điều này làm tăng chi phí công cụ và quy trình sản xuất, cũng như giá hàng hóa trên thị trường.
Theo phân tích mới của Đại học Minnesota, bằng cách tận dụng hoặc loại bỏ electron, các nguyên liệu dễ tìm kiếm, chi phí thấp có thể được điều chỉnh để mang một số đặc tính hữu ích của kim loại xúc tác cao cấp. Bình ngưng xúc tác, một thiết bị hoàn toàn mới, có thể làm được điều đó.
Paul Dauenhauer, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: “Các nguyên tử thực sự không cần thay đổi số lượng electron. Tuy nhiên, máy ngưng xúc tác cho phép chúng tôi điều chỉnh số lượng electron trên bề mặt của chất xúc tác. Điều này mở ra giải pháp thay thế hoàn toàn mới để kiểm soát phản ứng hóa học và làm cho nguồn cung kim loại dồi dào hoạt động giống như nguồn cung kim loại quý giá”.
Để điều chỉnh sự đa dạng của các electron trong kết cấu kim loại, bình ngưng xúc tác hình thành từ một tập hợp các màng mỏng được sắp xếp thành một chồng. Lớp cao nhất là alumina (nhôm oxit) dày 4 nanomet, nằm trên một lớp graphene, với chất cách điện bên dưới và chất dẫn điện ở mặt dưới. Điện áp truyền vào các lớp graphene và lớp dẫn làm thay đổi các đặc tính bề mặt của alumina, cho phép nó hoạt động mạnh hơn.
Nhôm có thể hoạt động như chất xúc tác cần thiết bằng cách điều chỉnh điện áp được sử dụng, thành phần của lớp cách điện hoặc các thành phần hoàn toàn khác nhau trên bề mặt tích điện. Nhóm nghiên cứu cho biết có thể sử dụng những biến thể này trong nhiều ngành khác nhau, để thực hiện các phản ứng khác nhau theo ý muốn.
Dan Frisbie, tác giả của nghiên cứu cho biết: “Chúng tôi coi bình ngưng xúc tác là công nghệ nền tảng có thể được triển khai trên nhiều lĩnh vực sản xuất. Tư duy sâu sắc về kết cấu cốt lõi và các thành phần mới sẽ thay đổi để phù hợp với phản ứng hóa học mà chúng ta mong muốn”.
Thu Nga