开发商业上可行的电动和混合电动汽车的关键之一是生产效率高但生产成本不高的燃料电池。现在,来自英国几所大学的研究人员正在利用一项获得诺贝尔奖的金属混合物化学技术,以潜在地降低电动汽车燃料电池的成本,并减少传统汽车的有害排放。
这项研究涉及到将一项获得2017年诺贝尔化学奖的生物技术转化为揭示金属纳米颗粒中的原子尺度化学。这些材料被认为是燃料电池等能量转换系统的有效催化剂,因为它们的纳米粒子结构可以具有不同的化学性质,以降低电池和催化转换器的成本。
2017年诺贝尔化学奖授予了约阿希姆·弗兰克、理查德·亨德森和雅克·杜博切特,表彰他们在单粒子重建技术方面的开创性作用。这种电子显微镜技术揭示了大量病毒和蛋白质的结构,但通常不用于金属。
该小组试图进一步完成原始科学家的工作,包括来自曼彻斯特大学的科学家,与牛津大学和麦克里大学的科学家合作。这项新的研究试图制作由几千个原子组成的纳米颗粒的三维元素图。
金属纳米颗粒是许多催化剂的主要成分,例如那些用于转化汽车尾气中的有毒气体的催化剂。它们的有效性在很大程度上取决于它们的结构和化学性质,但由于它们的结构非常小,电子显微镜是必需的,以便提供形象他们。然而,大多数成像仅限于二维投影。
曼彻斯特大学材料学院的Sarah Haigh教授说:“我们一直在研究利用电子显微镜中的断层扫描技术绘制三维元素分布。”“我们通常会旋转粒子,从各个方向拍摄图像,就像医院里的CT扫描,但这些粒子的破坏速度太快,无法形成3d图像。生物学家使用一种不同的方法进行3d成像,我们决定探索这种方法能否与光谱技术一起用于绘制纳米粒子内部的不同元素。”
本研究利用新的三维化学成像方法研究了铂镍(Pt-Ni)金属纳米粒子。
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