液態(tài)金屬可能是人們期待已久的“綠色化工”的解決方案。科學(xué)家們測試的一項(xiàng)新技術(shù)，有望取代自20世紀(jì)初成為主流的能源密集型化學(xué)工程工藝。9日發(fā)表在《自然·納米技術(shù)》上的一項(xiàng)創(chuàng)新研究，擺脫了由固體材料制成的舊式能源密集型催化劑。
在培養(yǎng)皿中的液體鎵。 圖片了源：悉尼大學(xué)/菲利普·里奇
催化劑是一種在不參與反應(yīng)的情況下使化學(xué)反應(yīng)更快、更容易發(fā)生的物質(zhì)。固體催化劑，通常是固體金屬或固體金屬化合物，通常用于化學(xué)工業(yè)中制造塑料、化肥、燃料和原料。然而，使用固體工藝的化學(xué)生產(chǎn)是能源密集型的，需要高達(dá)1000℃的高溫。
新工藝改為使用液態(tài)金屬，在這種情況下溶解錫和鎳，這賦予它們獨(dú)特的流動性，使它們能夠遷移到液態(tài)金屬的表面并與輸入分子，例如菜籽油發(fā)生反應(yīng)，這導(dǎo)致菜籽油分子旋轉(zhuǎn)、破碎和重新組裝成更小的有機(jī)鏈，包括對許多行業(yè)至關(guān)重要的高能燃料丙烯。
液態(tài)金屬中的原子比固體中的原子排列更加隨機(jī)，并且具有更大的運(yùn)動自由度。這使得它們很容易接觸并參與化學(xué)反應(yīng)。在新研究中，研究人員將高熔點(diǎn)鎳和錫溶解在熔點(diǎn)僅為30℃的鎵基液態(tài)金屬中。
通過將鎳溶解在液態(tài)鎵中，研究人員在非常低的溫度下獲得了液態(tài)鎳，并將之充當(dāng)“超級催化劑”。相比之下，固體鎳的熔點(diǎn)為1455℃。液態(tài)鎵中的錫金屬也會受到相同的影響，但程度較輕。
金屬以原子水平分散在液態(tài)金屬溶劑中，單原子具有最高的催化表面積，這就為化學(xué)工業(yè)提供了顯著的優(yōu)勢。這一方法還可用于其他化學(xué)反應(yīng)。研究人員表示，其為化學(xué)工業(yè)降低能耗和綠色化學(xué)反應(yīng)提供了可能性。
