塔夫茨大学工程学院的研究人员和其他大学和国家实验室的合作者设计和研究的新催化剂有可能大大降低未来燃料(如氢气)的加工成本。催化剂由单个金原子的独特结构组成，所述金原子通过氧与几个钠或钾原子结合并负载在非反应性二氧化硅材料上。当用于生产高纯度氢时，它们表现出与在稀土和其它可还原氧化物载体上包含贵金属纳米颗粒的催化剂相当的活性和稳定性。
这项工作出现在2014年11月27日的Science Express版本中，指出了生产单点支持的金催化剂的新途径，该催化剂可以生产高品质的氢气，用于燃料电池供电设备(包括车辆)中的清洁能源。
“面对贵金属的稀缺和过高的燃料加工成本，这些系统在寻求可持续的全球能源解决方案方面前景广阔，”资深作者Maria Flytzani-Stephanopoulos，Robert和Marcy Haber能源可持续发展教授和教授塔夫茨大学化学与生物工程系。
Flytzani-Stephanopoulos的研究小组一直致力于设计需要较少量贵金属的催化剂，以生成用于燃料电池的高品质氢气。水煤气变换反应是该过程中的关键步骤，其中通过与水反应产生二氧化碳和氢气从燃料气流中除去一氧化碳。催化剂，例如金属氧化物负载的贵金属如铂和金，用于降低反应温度并增加氢的产生。
Tufts集团首次证明原子分散的金或铂在载体上，如氧化铈，是水煤气变换反应的活性位点。金属纳米颗粒是该反应的“观察物种”。
Flytzani-Stephanopoulos表示，新研究表明，用碱离子稳定的单个贵金属原子可能是其他催化反应的唯一重要催化剂位点。“如果其他颗粒是真正的”观察物种“，那么它们就是不必要的。未来的催化剂生产应该集中在完全避免颗粒形成，而是仅在原子分散的各种载体上制备，”Flytzani-Stephanopoulos说。
刚刚发表的研究描述了如何使用碱性离子稳定分散在基于二氧化硅材料的非反应性载体上的单个金原子。只要金原子或阳离子以单点形式配置稳定，不管载体的类型如何，贵金属将是稳定的并且在一定的实际温度下操作数小时。
“这种新型的原子级催化剂配置实现了黄金的最大效率和利用率，”塔夫茨纳米催化和能源实验室负责人Flytzani-Stephanopoulos说。“我们的工作表明，这些单点金阳离子对于低温水煤气变换反应具有活性，并且在高达200°C的温度下稳定运行。”
“凭借这种新的理解，从业者将能够使用必要数量的贵金属(如金和铂)设计催化剂，大大降低了燃料和化学品生产过程中的催化剂成本，”她补充说。
免责声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！