Химия сплавы: Химия Сплавы

alexxlab | 19.01.2023 | 0 | Разное

Металлы и сплавы в химии и технике – конспект – Химия | Рефераты Химия

Скачай Металлы и сплавы в химии и технике – конспект – Химия и еще Рефераты в формате PDF Химия только на Docsity! 1 Металлы и сплавы в химии и технике. Химические элементы – это элементы образующие в свободном состоянии простые вещества с металлической связью. Из 110 известных химических элементов 88-металлы и только 22-неметаллы. Такие металлы, как золото, серебро и медь, известны человеку с доисторических времен. В древние и средние века считали, что существует только 7 металлов (золото, серебро, медь, олово, свинец, железо и ртуть). М. В. Ломоносов определял металл как “светлое тело, которое ковать можно” и относил к металлам золото, серебро, медь, олово, железо и свинец” А. Лавуазье в “Начальном курсе химии” (1789) упоминал уже 17 металлов. В начале XIXв. последовало открытие платиновых металлов, а затем щелочных, щелочноземельных и ряда других. Триумфом периодического закона было открытие металлов, предсказанных на его основе Д. И. Менделеевым, – галлия, скандия и германия. В середине XX в. с помощью ядерных реакций были получены трансурановые элементы – не существующие в природе радиоактивные металлы. Современная металлургия получает свыше 60 металлов и на их основе более 5000 сплавов. В основе структуры металлов лежит кристаллическая решетка из положительных ионов, погруженная в плотный газ подвижных электронов. Эти электроны компенсируют силы электрического отталкивания между положительными ионами и тем самым связывают их в твердые тела. Такой тип химической связи называют металлической связью. Она обусловила важнейшие физические свойства металлов: пластичность, электропроводность, теплопроводность, металлический блеск. 2 Пластичность — это способность металлов изменять форму при ударе, прокатываться в тонкие листы и вытягиваться в проволоку. При этом происходит смещение атомов и ионов кристаллической решетки, однако связи между ними не разрываются, так как соответственно перемещаются и электроны, образующие связь. Пластичность металлов уменьшается в ряду Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn. Fe. Золото, например, можно прокатывать в листы толщиной до 0,003 мм, которые используют для золочения. Высокая электропроводность металлов объясняется присутствием свободных электронов, которые под влиянием даже небольшой разности потенциалов перемещаются от отрицательного полюса к положительному С повышением температуры колебания ионов и атомов металлов усиливаются, что затрудняет движение электронов и тем самым приводит к уменьшению электропроводности. При низких же температурах колебательное движение ионов и атомов, наоборот, сильно уменьшается, и электропроводность возрастает. Вблизи абсолютного нуля электрическое сопротивление у металлов практически отсутствует. Лучший проводник электричества – серебро, за ним идут медь, золото, алюминий, железо. Также изменяется и теплопроводность металлов, которая вызвана как высокой подвижностью свободных электронов, так и колебательным движением ионов, благодаря чему происходит быстрое выравнивание температуры в массе металла. Металлический блеск тоже связан с наличием свободных электронов. Из других физических свойств металлов наибольший практический интерес представляют плотность, температура плавления и твердость. Самый легкий из металлов – литий (плотность 0,53 г/см3), самый тяжелый – осмий (22,6 г/см3). Металлы с плотностью меньше 5 г/см 3 называются легкими, остальные – тяжелыми. Температуры плавления металлов различаются очень сильно: цезий и галлий можно расплавить теплом ладоней, а температура плавления вольфрама +3410° С. При обычных условиях единственный жидкий 5 меньше электроотрицательность, тем сильнее выражены металлические свойства элементов. ПОСТОЯННЫЕ МАГНИТЫ С ВЫСОКОЙ МАГНИТНОЙ ЭНЕРГИЕЙ. Использование редкоземельных соединений дает возможность создавать материалы для постоянных магнитов малого веса с большой магнитной энергией. Наиболее эффективными для этой цели являются интерметаллические соединения кобальта с легкими редкоземельными металлами, такие как SmCo5, NdCo5, PrCo5. При соответствующей технологической обработке (прессование мелких частиц в магнитном поле и последующее спекание), обеспечивающей возникновение однодоменных частиц, появляются огромные коэрцитивные силы. Кроме того, они обладают высокой намагниченностью насыщения при комнатных температурах и, как следствие этого, высокой остаточной индукцией BR. Все это позволяет создавать из таких материалов постоянные магниты с очень большой максимальной магнитной энергией до 32 млн. Гс-Э, что в несколько раз больше, чем соответствующие энергии для лучших сплавов на основе элементов группы железа. Подобные материалы открывают большие возможности в создании миниатюрных автономных источников постоянного магнитного поля. Соединения типа SmCo5 сейчас занимают ведущее место среди материалов, из которых изготовляются весьма сильные и компактные магниты для различных устройств в электротехнике, радиотехнике и автоматике (например, для создания миниатюрных электромоторов, магнитных элементов вакуумных приборов — ламп с бегущей волной, магнетронов, магнито – фокусирующих систем, для медицинских приборов и др.). Дальнейшее улучшение материалов для постоянных магнитов на основе редкоземельных соединений требует лучшего понимания физики 6 намагничивания ферромагнитных систем RCо5, а также изучения магнитных свойств новых соединений, например, Sm2Co17 и различных смешанных систем. Важным также является изучение влияния кристаллической структуры и дефектов структуры на магнитные свойства подобных материалов, а также отработка технологических приемов получения качественных магнитов из этих соединений. МАТЕРИАЛЫ С ГИГАНТСКОЙ МАГНИТОСТРИКЦИЕЙ Металлы ТЬ, Dу и ферриты-гранаты этих металлов при низких температурах имеют гигантские магнитострикции, на 2—3 порядка большие, чем магнитострикции в металлах, сплавах и ферритах элементов группы железа. Интерметаллические соединения ТЬFе2 и DуFe2 также обладают огромными магнитострикциями, преимуществом этих соединений является то, что они имеют огромные магнитострикции при комнатных температурах. Техническое использование подобных материалов возможно для получения ультразвука большой мощности, для конструирования приборов, позволяющих с помощью магнитного поля безынерционно управлять различными контактными и сканирующими устройствами, для вибробурения, для геофизического карротажа скважин, дефектоскопии. Для успешного применения редкоземельных магнитострикционных материалов необходимо, прежде всего, принимать меры к снижению вредного влияния огромной магнитной анизотропии, т. е. уменьшать поле НS для того, чтобы можно было “управлять” этой магнитострикцией с помощью малого поля. В настоящее время большой интерес к редкоземельным магнитострикционным материалам проявляют ученые-гидроакустики. В современной гидроакустике в основном применяются пьезокерамические преобразователи звука. Недостатком последних является малая мощность излучения и небольшая механическая прочность. Исследования показывают, 7 что магнитострикционные излучатели, в которых используются соединения типа RFe2, могут быть более эффективными, чем пьезокерамические излучатели. Эффективность работы магнитострикционного преобразователя характеризуется рядом параметров, наиболее важными из которых являются: константа динамической магнитострикции Л и коэффициент полезного действия преобразователя или, как его еще называют, коэффициент электромеханической связи k. НОВЫЕ МАГНИТЫ ИЗ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ С КОБАЛЬТОМ Основой первых спеченных постоянных магнитов из редкоземельных металлов с кобальтом (R—Со) было соединение SmСо5, и сегодня большинство R—Со магнитов все еще получают из спеченного порошка соединения SmСо5. Популярность SmСо5 объясняется тем, что из него довольно легко можно изготовить магниты с прекрасными магнитными свойствами. Тем не менее становится все более очевидным, что в конкретном случае применения не ‘все свойства в равной степени важны, так что потенциальные возможности магнитов из SmСо5 не всегда полностью используются. Вследствие этого стало желательным расширить разнообразие R—Со магнитов путем разработки новых типов со свойствами, ориентированными на конкретное применение. В данной статье мы представляем три новых типа R—Со магнитов: СеММ0,8Sm0,2Co5 , типа 2 :17 и магниты с пластичными связками. Магниты из СеММ0,8Sm0,2Co5 Сегодня большинство постоянных магнитов из редкоземельных металлов с кобальтом изготовляют на основе SmСо5. Для уменьшения стоимости сырьевых материалов Sm может быть частично или целиком замещен более дешевым цериевым мишметаллом (СеММ), представляющим 10 МЕХАНИЧЕСКАЯ ПАМЯТЬ МЕТАЛЛОВ Это свойство металлов открыто сравнительно недавно и оно получило название “память формы”. Примером этого может служить лезвие, если его согнуть, то оно сразу же разогнется, значит метал помнит исходную форму, находясь под любым напряжением, не превышающем предела упругости. Такая память металла имеет два важных недостатка. Во-первых, ее “объем” мал: она хорошо работает только при небольших отклонениях от исходной формы, когда деформации измеряются долями процента, однако при деформации около 10 поведение металла уже характеризуется практически полной забывчивостью. Значение даже такой “куцей” памяти металлов очень велико. Достаточно сказать, что не будь ее, не работала бы ни одна пружина. Кроме того, есть способ увеличения памяти путем использования сплавов, обладающих сверхупругостью. Гораздо интереснее иметь дело с металлом, обладающим полноценной памятью, когда фазы хранения и извлечения независимы и когда хранение не связанно с участием посторонних сил. Здесь мы можем сказать прямо, что удалось получить сплавы обладающие именно такой памятью. Они могут хранить исходную форму в своей памяти очень долго, а вспоминают ее при нагреве, так что в наших силах “взывать к памяти” металла в тот момент и в той обстановке, когда нам это потребуется. Сотрудники лаборатории военно-морской артиллерии США, вели планомерный поиск сплавов никеля с титаном с приблизительно равным содержанием этих двух компонентов. Каждый из двух металлов хорошо сопротивляется коррозии, и сплав получится в этом отношении отличным. Намагничивание Стабилизация 11 Кроме того, оказалось, что он имеет высокую прочность и пластичность. Но вовсе неожиданным и замечательным было то, что он проявлял ярко выраженную способность к запоминанию формы. Это было редчайшей удачей. Никель и титан значительно дешевле и доступней, чем, например, сплав Оландера, в котором около половины – золото. Сочетание же свойств нового сплава было удивительно благоприятным и этот сплав был назван нитинол. КОСМИЧЕСКИЕ И ЗЕМНЫЕ ПРОФЕССИИ ЗАПОМИЕАЮЩИХ СПЛАВОВ Возможности практического применения сплавов, обладающих уникальным свойством запоминать форму, исключительно разнообразны и заманчивы. Здесь перед конструкторами – широкое поле деятельности, усеянное принципиально новыми инженерными решениями. Например, в космической технике с помощью этих сплавов эффектно решается традиционная проблема экономии места. Свернутые или скрученные в компактную форму и уложенные в небольших нишах космического корабля антенны, механизмы стабилизации, солнечные батареи распрямляются или выдвигаются от действия солнечного тепла. Созданы соединения способами, заменяющими сварку, пайку и другие трансформационные методы. Для соединения двух трубок в топлевном двигателе самолета, берут втулку из низкотемпературного запоминающего сплава, внутренний диаметр которой на 4% меньше наружного диаметра соединительных трубок. В жидком азоте деформируем втулку методом раздачи, так что ее внутренний диаметр становится на 4% больше наружного диаметра трубок. Теперь концы трубок мы можем ввести внутрь втулки, которая, отогреваясь до комнатной температуры, сжимается и сжимает концы трубок, обеспечивая прочное и герметичное соединение. В авиации и кораблестроении уже установлены сотни тысяч таких соединений. Они показали высокую надежность и работают безотказно. Это 12 значительно проще, чем сваривать или паять. Можно легко выполнять такие соединения в труднодоступных местах, когда сварка или пайка вообще невозможны, – например, на дне моря. Интересны возможности использования этих сплавов в медицине. Их применяют при операциях, связанных со сращиванием костных переломов. В организм больного оперативным путем вводят стержень, изогнутый так, что он повторяет неправильную форму кости. Стержень помнит заранее заданную ему форму правильной кости и начинает вспоминать ее при небольшом превышении температуры. Другой пример – фильтры для улавливания тромбов в сосудах. Слегка охлажденная прямая тонкая проволочка вводится в нужное место кровеносного сосуда, там, отогреваясь до температуры тела принимает ранее заданную ей причудливо запутанную форму. Фильтр пропускает кровь, но задерживает тромб, который, добравшись до сердца или мозга, мог бы привести к смертельному исходу. Нитинол не ржавеет, он легок и прочен. Не исключено, что в будущем из него будут, например, делать корпусы автомобилей. Такой автомобиль, даже после серьезного дорожного происшествия, восстановит форму кузова просто в результате легкого подогрева поврежденных мест. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СТЕКЛА В самом начале этого реферата мы выяснили, что при обычных условиях затвердевания жидкого металла его атомы образуют кристаллическую решетку того или иного типа. Строгую периодичность системы ионов называют “дальним порядком”. Например, при многократном повторении в пространстве той комбинации ионов воспроизводится объемно-центрированная кубическая решетка. При наличии дальнего порядка мы можем точно указать координаты любого иона, если знаем его порядковый номер по отношению к произвольно выбранному исходному иону. Все позиции ионов, все межатомные расстояния четко определены. 15 Другое важнейшее преимущество аморфных металлических сплавов – их исключительно высокая коррозионная стойкость. Во многих весьма агрессивных средах (морской воде, кислотах) металлические стекла вообще не корродируют. Например, скорость коррозии аморфного сплава, содержащего железо, никель и хром, в растворе соляной кислоты практически равны нулю. Для сравнения можно сказать, что скорость коррозии “классического” коррозионностойкого сплава железа с никелем и хромом (знаменитая нержавеющая сталь, которую так и называют – “нержавейка”) в той же среде превышает 10мм/год. Основная причина такой высокой коррозионной стойкости аморфных сплавов, по-видимому, состоит в том, что, не имея кристаллической решетки, они лишены и характерных “дефектов” кристаллов – дислокации и, главное, границ между зернами. Высокая плотность упаковки атомов в кристалле в близи этих “дефектов” уменьшается столь резко, что вдоль них легко проникают в металл “вражеские агенты”. Важно, что бездефектная структура аморфного сплава передается той тонкой окисной пленке, которая образуется на его поверхности на начальных стадиях коррозионного процесса и в дальнейшем защищает металл от прямого контакта с “агрессором”. Весьма интересным показалось и сочетание некоторых физических свойств аморфных сплавов, в частности, магнитных и электрических. Выяснилось, что сплавы на основе ферромагнитных металлов (железа, никеля) в аморфном состоянии так же ферромагнитны. Если вернуться сердечникам трансформаторов то будет видно, что замена обычной трансформаторной стали аморфным сплавом даст огромную экономию энергии. В США подсчитано, что потери на вихревые токи уменьшается при этом в 4 раза. Необычное сочетание магнитных и электрических свойств металлических стекол позволяет с большим эффектом использовать их и для других преобразователей тока, датчиков, сердечников и разного рода реле. 16 Количество компонентов в сплавах возрастает вместе с требованиями. Уже не редкость сплавы с десятком и более компонентов. Их составление – большое искусство, так как компоненты должны работать в гармонии и согласии. Недаром создателей новых сплавов металлурги называют композиторами. Изготовить такие композиции в промышленности часто труднее, чем составить. У компонентов разные температуры плавления, химические свойства, плотность. Если при плавке еще удается управлять множеством процессов, используя вакуум или защитные атмосферы, флюсы, разделяя плавку на этапы, то при кристаллизации влиять на ход событий можно только режимом охлаждения. Здесь-то компоненты и проявляют свой характер. Одни упрямо не хотят растворяться в общей массе сплава и выделяются прослойками, другие жадно поглощают все загрязнения и примеси, образуя стойкие и вредные соединения, третьи кристаллизуются в слишком крупные или слишком мелкие зерна, нарушая структурную однородность сплава. И чем больше компонентов, тем больше подобных проблем. Чтобы избавиться от трудностей, связанных с кристаллизацией, можно изготовить металл из смеси компонентов в виде частиц, гранул или волокон, спрессовав и сварив их в сплошную массу. Так возникла технология композитных металлов, а затем порошковая металлургия. Это была первая попытка начать революцию в металлургии, но она удалась лишь частично. Порошковая металлургия и композиты занимают хотя и важную, но довольно ограниченную область в выпуске металлических изделий. Это прежде всего производство твердых сплавов для инструмента, затем изготовление изделий из тугоплавких металлов – вольфрама, молибдена и других, плавление которых сопряжено с техническими трудностями, наконец, получение деталей с особой структурой – пористых, волокнистых, чешуйчатых. Порошковая технология ограничена прежде всего стоимостью продукции, которая пока раз в десять выше, чем продукция, полученная традиционными 17 металлургическими приемами. Кроме того, хотя при спекании происходит диффузия компонентов и протекают некоторые химические реакции, композиты все же обладают свойствами смеси, а не сплава. Вторая попытка состоялась сравнительно недавно, когда новая наука – физика металлов – обнаружила, что теоретическая прочность металла на полтора-два порядка выше реальной. Оказалось, что низкая прочность металла объясняется дефектами кристаллической решетки. Количество дефектов в металле может быть соизмеримо с числом атомов, поэтому в расчетах используют плотность, или концентрацию дефектов в единице объема. Если эта величина близка к нулю, что соответствует идеальному кристаллу, то прочность такого кристалла близка к теоретической. С повышением концентрации дефектов прочность сначала стремительно снижается, а затем начинает снова возрастать, но значительно медленнее. Минимум обычно соответствует реальной прочности чистого металла. Примеси, легирующие добавки, деформация увеличивают концентрацию дефектов и повышают прочность материала. Была поставлена задача получить бездефектные и достаточно крупные металлические монокристаллы. Однако она не решена до сих пор. Правда, удалось вырастить тонкие, в несколько десятков микрон, и длиной до полутора сантиметров почти бездефектные кристаллы некоторых металлов. Их прочность действительно оказалась во много раз выше обычной. Из таких “усов” были даже изготовлены высокопрочные композиты. Но дальше лабораторий дело пока не пошло: скорость роста “усов” оказалась слишком низкой, а потому цена – слишком высокой. Третья попытка совершить революцию в металлургии делается сегодня. Четверть века назад эксперименты по быстрому охлаждению металлических расплавов которые проводились с целью получения субмикроскопической структуры металла, обнаружили, что в некоторых 20 Однако они в десятки раз дороже стали и тоже легко теряют свои свойства при обработке или перегреве. А магнитомягкие свойства металлических стекол оказались на уровне пермаллоев лучших марок, притом эти свойства более стойки и стабильны. Поскольку ожидаемая стоимость промышленных металлических стекол даже ниже, чем электротехнической стали, то применение нового материала сулит громадные выгоды. У нас в стране производится в год около 1275. млрд. квт-ч электроэнергии. На своем пути до потребителя электрический ток не менее четырех раз проходит через электротехнические устройства — генераторы, трансформаторы, электродвигатели. И везде потери. Если сократить их вдвое только в сердечниках, это составит экономию 20 млрд. квт-ч. А некоторые марки металлических стекол сокращают потери не в 2, а в 3—4 раза. Так что интерес к новым материалам понятен и оправдан. К этому необходимо еще добавить, что из-за более низкой, чем у сталей, электропроводности для металлических стекол частично или полностью к отпадает необходимость в изоляции пластин в пакетах сердечников. А это означает уменьшение габаритов и повышение к. п.д. электрических машин. Не менее привлекательны механические свойства металлических стекол. Аморфный металл в среднем в 5—7 раз прочнее своего кристаллического аналога. Например, сплав Fе80В20 имеет прочность на разрыв 370 кгс/мм2 – в десять раз прочнее железа, вдвое прочнее лучших легированных сталей. К недостаткам металлических стекол, как и всех стекол вообще, следует отнести их малую пластичность, а также характерное снижение прочности при увеличении скорости нагружения. И все же есть основания считать аморфные сплавы пластичными стеклами: их можно вырубать и резать на полосы в штампах, на полосы и проволоку, можно гнуть и сплетать, поэтому не трудно представить плетенные сетки из аморфного металла вместо арматуры в железобетонных плитах, прочнейшие волокнистые композиты, канаты и 21 многие другие изделия, где уникальная прочность металлических стекол позволит сэкономить тысячи тонн металла. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. “Химия и жизнь”, научно-популярный журнал академии наук Украины. (№-8 1998г.) 2. “Необычные свойства обычных металлов”, В.А.Займовский, Т.Л.Колупаева, библиотека “Квант” (№-32 1997г.) 3. “Магниты из сплавов редкоземельных металлов с кобальтом”(proceedings of the second international workshop on RARE EARTH-COBALT PERMANENT MAGNETS and their applica-tions,Dayton,Ohio,Usa ,edited Karl.J.Strnat), перевод Р.С.Торчиновой, Є.М.Лазарева, Москва “Москва”1995г. 4. “Редкоземельные магнетики и их применение”, К.П.Белов, Издательство “Наука”, 1990г. 5. “Химия и научно-технический прогресс”, И.Н.Семенов, А.С.Максимов, А.А.Макареня, Москва “Просвящение” 1988г.(для учеников 10-11 классов) 6. “Энциклопедический словарь юного химика”, Москва 1990г.

Презентация “Сплавы” – Химия – Презентации

СПЛАВЫ

Подготовила:

Учитель химии МБОУ СОШ № 2

г. Новосибирск

Кузура А. П.

СПЛАВЫ

это макроскопически однородные металлические материалы, состоящие из смеси двух или большего числа химических элементов с преобладанием металлических компонентов

Способы получения сплавов

1. Сплавление

2. Спекание (смесь нагревают под давлением, не доводя до плавления, образуются твердые растворы)

3. Диффузия в поверхностный слой одного металла ион-атомов другого металла (амальгамирование, хромирование)

Знаете ли вы

Плавку железа изобрели африканцы в 600-400 гг до н.э.

В районе реки Замбези (Сев.Судан) обнаружены глиняные домны, заброшенные железнорудные шахты, груды шлака

По характеру металла различают:

Сплавы радиоактивных металлов

Сплавы редких металлов

Цветные сплавы

Черные сплавы

90% сплавов, применяемых в машиностроении – сплавы железа

Черные сплавы

Чёрные  металлы —  железо  и  сплавы  на его основе (стали, ферросплавы, чугуны), в отличие от остальных металлов, называемых цветными

К  чёрным   металлам также зачастую относят марганец

и, иногда, — хром

Воспользовавшись информацией параграфа учебника заполните таблицу для чугуна и стали

Название сплава

Состав

Чугун

Свойства

Сталь

Применение

Цветные сплавы

это   сплавы   на основе любых металлов, кроме железа (черных металлов)

Воспользовавшись информацией параграфа учебника заполните таблицу для цветных сплавов

Название сплава

Состав

Бронза

Свойства

Латунь

Применение

Дюралюминий

Мельхиор

Название сплава

Состав

Чугун

Свойства

Сталь

Железо, углерода1,7-4,3%,кремния до 4%, марганец !,5%

Применение

Бронза

Железо,2% углерода, марганец, сера

Мягкий, хрупкий, твердый

Прочность, корро-

машиностроение

Медь и олово(20%)

Латунь

Дюралюминий

зионная стойкость

Инструменты, машиностроение

Хорошо отливается

Медь и 10-50% цинка

Мельхиор

95% алюминия, магния, меди, марганца

пластичность

Машиностроение, художественное литье

Приборы, предметы быта

Прочность, лёгкость

80% миди, 20% никеля

Самолето-машиностроение

пластичность

Столовые приборы, Художественные

изделия

Знаете ли вы

Обычная сталь – серого цвета. Если нанести покрытие из нитрида титана TiN x – цвет становится золотистый.

Это прочное износостойкое покрытие (в вакуумной камере в среде азота плазменная дуга испаряет титан, и его пары, прореагировав с азотом оседают на поверхности быстрорежущей стали).

Этим методом делают и тонирование «под золото» – зубные протезы

Знаете ли вы

что в английских патентах вплоть до 19 века содержались рекомендации добавлять в закалочную жидкость при обработке железа полевые цветы?

твердость прокаленной стали долгое время объясняли превращением содержащегося в ней углерода в алмаз

в конце 18 в. французский ученый Гитон де Морве получал сталь (наверное самую дорогую в мире) сильным нагреванием чистого железа с алмазами

«Улучшение железа и стали посредством ржавления в земле».

Способ превращения железа в сталь через ржавление в земле известен людям с глубокой древности.

Знаете ли вы

Например, черкесы на Кавказе закапывали полосовое железо в землю, а откопав его через 10-15 лет, выковывали из него свои сабли, которые могли перерубить даже ружейный ствол, щит, кости врага.

Ржавчина обладает хорошей сорбционной способностью к различным органическим веществам. Ржавое железо с органическими веществами нагревали, ковали, закапывали. Углерод и азот появлялись в поверхностном слое откованного металла, упрочняя его, придавая особую твердость (цементация и азотирование)

Все мое, – сказало злато.

«Все мое», – сказал булат.

«Все куплю»,- сказало злато.

«Все возьму», – сказал булат

А.С. Пушкин

Знаете ли вы

«Певкая медь» – это бронза.

О секретах состава бронз, обеспечивающих «малиновый звон», известно немало.

Так, в лучших колокольных бронзах содержится 75–78% меди , 20–21% олова , 2–3% свинца . Иногда в расплав для звонкости добавляли серебро

Знаете ли вы

Победит – сплав углерода , вольфрама и кобальта , по твердости близок к алмазу

Знаете ли вы

Червоное золото – это сплав золота с медью в соотношении 9:1 по массе.

Такой сплав красного цвета.

Во времена Платона в природе находили самородный сплав золота и меди «медистое золото», ковкий и мягкий сплав, испускающий «огнистое блистание». Находят такие самородки и теперь

Знаете ли вы

Амальга́ма (ср.-век. лат. Amalgama — сплав)— жидкие или твёрдые сплавы ртути с другими металлами.

Амальгаму используют при золочении металлических изделий, в производстве зеркал, а также в люминесцентных лампах, в том числе компактных энергосберегающих люминесцентных ламп и индукционных лампах.

Амальгамы щелочных металлов и цинка в химии применяют как восстановители.

Амальгаму используют при электролитическом получении редких металлов, извлечении некоторых металлов из руд.

Амальгаму применяют при холодной сварке в микроэлектронике.

Раньше амальгама серебра применялась в стоматологии в качестве материала зубных пломб

 

Знаете ли вы

Бериллий называют металлом неутомимости, т. к. пружины, изготовленные из его сплава, могут выдержать до 20 млрд. циклов нагрузки (они практически вечны)

Знаете ли вы

Кусок проволоки при комнатной температуре был упруг как сталь. В холодной же воде проволока стала мягкая. Ее согнули, и она осталась согнутой… Когда же ее погрузили в горячую воду, то проволока распрямилась с силой, как пружина, и приняла первоначальную форму, которую имела до обработки ее холодной водой.

Это сплав никеля и титана – нитинол .

Такие двигатели используют тепловую энергию океанов, течений, преобразуя ее в движение турбин, насосов… (в механическую энергию)

Реши задачу:

Какова масса оксида свинца (PbO) и олова (SnO 2 ), необходимая для получения 500 г припоя, состоящего из 34% олова и 66% свинца

mm

 

  m m

Реши задачу:

При действии избытка соляной кислоты на 60 г сплава меди и цинка выделился газ объемом 1,12 л (н. у.). Найдите массовые доли металлов в сплаве

Сплавы платины и ранних переходных металлов в качестве электрокатализаторов восстановления кислорода для ПОМТЭ.

Заяв. Катал. B-Окружающая среда. 56 , 9–35 (2005).

Артикул КАС Google ученый

Стаменкович В. и др. Улучшенная активность восстановления кислорода на Pt3Ni(111) за счет увеличения доступности участков поверхности. Наука 315 ​​ , 493–497 (2007).

Артикул КАС пабмед Google ученый

Koh, S. & Strasser, P. Электрокатализ на биметаллических поверхностях: модификация каталитической реактивности для восстановления кислорода путем вольтамперометрического удаления примесей с поверхности.

Дж. Амер. хим. соц. 129 , 12624–12625 (2007 г.).

Артикул КАС Google ученый

Чен, С. и др. Происхождение активности реакции восстановления кислорода на наночастицах «Pt3Co»: химические составы и структуры с атомарным разрешением. J. Phys. хим. C 113 , 1109–1125 (2009).

Артикул КАС Google ученый

Wakisaka, W., Suzuki, H., Mitsui, S., Uchida, H. & Watanabe, M. Повышенное покрытие кислородом катода из сплава Pt-Fe для усиленной реакции восстановления кислорода, изученной с помощью EC-XPS.

J. Phys. хим. C 112 , 2750–2755 (2008 г.).

Артикул КАС Google ученый

Стаменкович В. и др. Изменение активности электрокатализаторов восстановления кислорода путем настройки электронной структуры поверхности. Анжю. хим. Междунар. Эд. 45 , 2897–2901 (2006 г.).

Артикул КАС Google ученый

Paulus, U. A. et al. Восстановление кислорода на катализаторах из сплавов на основе платины с большой площадью поверхности по сравнению с гладкими объемными электродами из сплавов с четко определенными границами. Электрохим. Acta 47 , 3787–3798 (2002).

Артикул КАС Google ученый

Paulus, U.A. et al. Снижение содержания кислорода в катализаторах из сплавов Pt-Ni и Pt-Co на углеродном носителе. J. Phys. хим. B 106 , 4181–4191 (2002).

Артикул КАС Google ученый

Mayrhofer, KJJ, Juhart, V., Hartl, K., Hanzlik, M. & Arenz, M. Вызванная адсорбатом поверхностная сегрегация для нанокатализаторов ядро-оболочка. Анжю. хим. Междунар. Эд. 48 , 3529–3531 (2009).

Артикул КАС Google ученый

Кох, С. , Лейш, Дж., Тони, М. Ф. и Штрассер, П. Взаимосвязь структура-активность-стабильность электрокатализаторов на основе сплава Pt-Co в газодиффузионных электродных слоях. J. Phys. хим. C 111 , 3744–3752 (2007).

Артикул КАС Google ученый

Кох, С., Тони, М. Ф. и Штрассер, П. Взаимосвязь между активностью и стабильностью упорядоченных и неупорядоченных фаз сплава электрокатализаторов Pt3Co для реакции восстановления кислорода (ORR). Электрохим. Acta 52 , 2765–2774 (2007).

Артикул КАС Google ученый

Nørskov, J.K. et al. Происхождение перенапряжения восстановления кислорода на катоде топливного элемента. J. Phys. хим. Б 108 , 17886–17892 (2004 г.).

Артикул Google ученый

Норсков, Дж. К., Блигаард, Т., Россмайсль, Дж. и Кристенсен, С. Х. На пути к вычислительному дизайну твердых катализаторов. Природа Хим. 1 , 37–46 (2009).

Артикул Google ученый

Штрассер, П., Фан, К., Девенни, М. и Вайнберг, В. Х. Высокопроизводительный экспериментальный и теоретический скрининг материалов — сравнительное исследование стратегий поиска новых анодных катализаторов для топливных элементов. J. Phys. Chem B 107 , 11013–11021 (2003).

Артикул КАС Google ученый

Скуласон, Э. и др. Расчеты теории функционала плотности реакции выделения водорода в электрохимическом двойном слое на электроде Pt(111). Физ. хим. хим. физ. 9 , 3241–3250 (2007).

Артикул КАС пабмед Google ученый

Яник М. Дж., Тейлор С.Д. и Нейрок М. Анализ первых принципов начальных стадий электровосстановления кислорода над Pt(111). Дж. Электрохим. соц. 156 , B126–B135 (2009 г.).

Артикул КАС Google ученый

Грили Дж., Россмайсль Дж., Хеллман А. и Норсков Дж. К. Теоретические тенденции влияния размера частиц на реакцию восстановления кислорода. З. Физ. хим. 221 , 1209–1220 (2007).

Артикул КАС Google ученый

Стаменкович В.Р. и др. Тенденции электрокатализа на протяженных и наноразмерных поверхностях Pt-биметаллических сплавов. Природа Матери. 6 , 241–247 (2007).

Артикул КАС Google ученый

Россмайсль, Дж., Логадотир, А. и Норсков, Дж. К. Электролиз воды на (окисленных) металлических поверхностях. Хим. физ. 319 , 178–184 (2005).

Артикул КАС Google ученый

Абильд-Педерсен, Ф. и др. Скейлинговые свойства энергий адсорбции водородосодержащих молекул на поверхностях переходных металлов. Физ. Преподобный Летт. 99 , 016105 (2007).

Артикул КАС пабмед Google ученый

Стаменкович В. Р., Мун Б. С., Майрхофер К. Дж. и Росс П. Н., Маркович Н. М. Влияние состава поверхности на электронную структуру, стабильность и электрокаталитические свойства сплавов Pt-переходных металлов: Pt-кожа против Pt-скелета поверхности. Дж. Ам. хим. соц. 128 , 8813–8819 (2006 г.).

Артикул КАС пабмед Google ученый

Йоханнессон Г. Х. и др. Комбинированная электронная структура и эволюционно-поисковый подход к дизайну материалов. Физ. Преподобный Летт. 88 , 255506 (2002).

Артикул КАС пабмед Google ученый

Bligaard, T. et al. Парето-оптимальные сплавы. заявл. физ. лат. 83 , 4527–4529 (2003).

Артикул КАС Google ученый

Рубан А.В., Скривер Х.Л. и Норсков Дж.К. Вклад кристаллической структуры в растворимость твердого вещества в сплавах переходных металлов. Физ. Преподобный Летт. 80 , 1240 (1998).

Артикул Google ученый

Стаменкович В. Р., Шмидт Т. Дж., Росс П. Н. и Маркович Н. М. Эффекты состава поверхности при электрокатализе: кинетика восстановления кислорода на четко определенных поверхностях сплавов Pt3Ni и Pt3Co J. Phys. хим. B 106 , 11970–11979 (2002 г.).

Артикул КАС Google ученый

Неерлин, К. С., Сривастава, Р., Ю, К. и Штрассер, П. Электрохимическая активность и стабильность делегированных электрокатализаторов Pt-Cu и Pt-Cu-Co для реакции восстановления кислорода (ОВК). J. Источники питания 186 , 261–267 (2009).

Артикул КАС Google ученый

Ball, S.C., Hudson, S.L., Theobald, B.R.C. & Thompsett, D. PtCo, прочный катализатор для автомобильных топливных элементов с мембраной из протонного электролита? ECS Transactions 11 , 1267–1278 (2007 г.).

Артикул КАС Google ученый

Грили, Дж. и Норсков, Дж. К. Скрининг поверхностных сплавов на предмет реакции восстановления кислорода на основе теории комбинаторного функционала плотности. J. Phys. хим. С 113 , 4932–4939 (2009).

Артикул КАС Google ученый

Россмайсль, Дж. , Цюй, З.-В., Чжу, Х., Крус, Г.-Дж. и Норсков, Дж. К. Электролиз воды на оксидных поверхностях. Дж. Электроанал. хим. 607 , 83–89 (2007).

Артикул КАС Google ученый

Takasu, Y., Yoshinaga, N. & Sugimoto, W. Восстановление кислорода RuO2/Ti, IrO2/Ti и IrM (M: Ru, Mo, W, V) O x / Электроды из бинарного оксида титана в растворе серной кислоты. Электрохим. коммун. 10 , 668–672 (2008).

Артикул КАС Google ученый

Мано Н., Сухарев В. и Хеллер А. Окислительно-восстановительный гидрогель, содержащий лакказу, для эффективного катализа электровосстановления O2. J. Phys. хим. B 110 , 11180–11187 (2006 г.).

Артикул КАС пабмед Google ученый

Лефевр М., Пройетти Э., Жауэн Ф. и Доделе Ж.-П. Катализаторы на основе железа с повышенной активностью восстановления кислорода в топливных элементах с полимерным электролитом. Наука 324 , 71–74 (2009).

Артикул пабмед Google ученый

Гастайгер, Х. А. и Маркович, Н. М. Всего лишь мечта или будущая реальность? Наука 324 , 48 (2009).

Артикул КАС пабмед Google ученый

Чжан Дж. Л., Вукмирович М. Б., Сюй Ю., Маврикакис М. и Адзич Р. Р. Контроль каталитической активности платиновых монослойных электрокатализаторов для восстановления кислорода с различными субстратами. Анжю. хим. Междунар. Эд. 44 , 2132–2135 (2005).

Артикул КАС Google ученый

Россмайсль, Дж., Карлберг, Г.С., Харамильо, Т.Ф. и Норсков, Дж. К. Стационарное восстановление кислорода и циклическая вольтамперометрия. Фарадей Обсудить. 140 , 337–346 (2008).

Артикул КАС пабмед Google ученый

Карлберг Г.С., Россмайсль Дж. и Норсков Дж.К. Оценки влияния электрического поля на реакцию восстановления кислорода на основе теории функционала плотности. Физ. хим. хим. физ. 9 , 5158–5161 (2007 г.).

Артикул КАС пабмед Google ученый

Скачать ссылки

Одноатомные сплавы Pt/Cu в качестве коксостойких катализаторов для эффективной активации С–Н

• Опубликовано: 08 января 2018 г.

• Matthew D. Marcinkowski ^{1  na1} ,
• Matthew T. Darby ^{2  na1} ,
• Jilei Liu ^{3  na1} ,
• Joshua M. Wimble ³ ,
• Felicia R. Lucci ¹ ,
• Sungsik Lee ⁴ ,
• Angelos Michaelides ⁵ ,
• Maria Flytzani-Stephanopoulos ³ ,
• Michail Stamatakis ² &
• …
• E , Чарльз Х. Сайкс ORCID: orcid.org/0000-0002-0224-2084 ¹  

Химия природы том 10 , страницы 325–332 (2018)Процитировать эту статью

• 27 тыс. обращений

• 354 Цитаты

• 142 Альтметрический

• Сведения о показателях

Испытуемые

• Гетерогенный катализ
• Наноразмерные материалы
• Сканирующая зондовая микроскопия

Abstract

Недавняя доступность сланцевого газа привела к возрождению интереса к активации связи C–H в качестве первого шага к синтезу топлива и тонких химикатов. Гетерогенные катализаторы на основе Ni и Pt могут выполнять эту химию, но легко дезактивируются из-за образования кокса. Катализаторы на основе меди непрактичны из-за высоких барьеров активации C-H, но их более слабое связывание с адсорбатами обеспечивает устойчивость к закоксовыванию. Используя одноатомные сплавы Pt/Cu (SAA), мы изучаем активацию C–H в ряде систем, включая метильные группы, метан и бутан, используя комбинацию моделирования, изучения поверхности и исследований катализа. Мы обнаружили, что ПАВ Pt/Cu активируют связи C-H более эффективно, чем Cu, стабильны в течение нескольких дней в реальных рабочих условиях и позволяют избежать проблемы закоксовывания, обычно возникающей с Pt. Таким образом, Pt/Cu SAA предлагают новый подход к коксоустойчивой химии активации C–H с дополнительным экономическим преимуществом, заключающимся в том, что драгоценный металл разбавляется до атомарного предела.

Это предварительный просмотр содержимого подписки, доступ через ваше учреждение

Соответствующие статьи

Статьи открытого доступа со ссылками на эту статью.

• Pt1 усиливал активацию C-H синергетически с катализом Ptn для каскадного окисления глицерина до глицериновой кислоты

  • Чжэ Ан
  • , Зилонг ​​Чжан
  •  … Цзин Хэ

  Связь с природой Открытый доступ 17 сентября 2022 г.

Варианты доступа

Подписаться на журнал

Получите полный доступ к журналу на 1 год

118,99 €

всего 9,92 € за выпуск

Подписка

Расчет налогов будет завершен во время оформления заказа.

Купить статью

Получите ограниченный по времени или полный доступ к статье на ReadCube.

32,00 $

Купить

Все цены указаны без учета стоимости.

Рисунок 1: Эволюция метана как репортер активации C–H в метильных группах на различных поверхностных структурах (эксперимент и моделирование). Рисунок 2: Сравнение путей реакции между чистыми поверхностями и поверхностями с ПАВ. Рис. 3. СТМ-изображение промежуточных продуктов реакции на поверхностях Cu(111) и Pt/Cu SAA, выявляющее активацию C–H при более низкой температуре на Pt/Cu SAA, чем на Cu. Рисунок 4: Реакторные исследования скремблирования B-D как репортера активации C-H и долгосрочной стабильности катализаторов с наночастицами. Рисунок 5: Испытания на окисление показывают отсутствие закоксовывания катализаторов Pt/Cu SAA.

Каталожные номера

1. Саттлер, Дж. Дж. Х. Б., Руис-Мартинес, Дж., Сантильян-Хименес, Э. и Векхуйзен, Б. М. Каталитическое дегидрирование легких алканов на металлах и оксидах металлов. Хим. Ред. 114 , 10613–10653 (2014).

   КАС пабмед Google ученый

2. Alper, J. Меняющийся ландшафт углеводородного сырья для химического производства: последствия для катализа: материалы семинара (Издательство национальных академий, 2016 г.).

   Google ученый

3. Шилов А.Е., Шульпин Г.Б. Активация связей С–Н металлокомплексами. Хим. Версия . 97 , 2879–2932 (1997).

   КАС пабмед Google ученый

4. Лабингер, Дж. А. и Беркоу, Дж. Э. Понимание и использование активации связи C–H. Природа 417 , 507–514 (2002).

   КАС пабмед Google ученый

5. Wencel-Delord, J. & Glorius, F. Активация связи C–H обеспечивает быстрое построение и диверсификацию функциональных молекул на поздней стадии. Нац. хим. 5 , 369–375 (2013).

   КАС пабмед Google ученый

6. Чжао, З.-Дж., Чиу, К. и Гонг, Дж. Молекулярное понимание активации легких углеводородов на гетерогенных катализаторах. Хим. науч. 6 , 4403–4425 (2015).

   КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

7. Лин, Р., Амруте, А. П. и Перес-Рамирес, Дж. Преобразование углеводородов в товары с помощью галогенов. Хим. Ред. 117 , 4182–4247 (2017).

   КАС пабмед Google ученый

8. Макфарланд, Э. Нетрадиционная химия для нетрадиционного природного газа. Наука 338 , 340–342 (2012).

   КАС пабмед Google ученый

9. Гертнер, К.А., ван Вин, А.К. и Лерхер, Дж.А. Окислительное дегидрирование этана: общие принципы и механистические аспекты. ChemCatChem 5 , 3196–3217 (2013).

   Google ученый

10. Schwarz, H. Химия с метаном: концепции, а не рецепты. Анжю. хим. Междунар. Эд . 50 , 10096–10115 (2011).

    КАС Google ученый

11. Guo, X. et al. Прямая неокислительная конверсия метана в этилен, ароматические углеводороды и водород. Наука 344 , 616–619 (2014).

    КАС пабмед Google ученый

12. Schweitzer, N. M. et al. Гидрирование пропилена и дегидрирование пропана одноцентровым Zn ²⁺ на силикагелевом катализаторе. СКД Катал . 4 , 1091–1098 (2014).

    КАС Google ученый

13. Суаан, Х.М., Кролл, В.Ч., Мартин, Г.А. и Миродатос, К. Дезактивация никелевых катализаторов на носителе во время риформинга метана диоксидом углерода. Катал. Сегодня 21 , 571–578 (1994).

    КАС Google ученый

14. Ракенштейн, Э. и Ху, Ю. Х. Конверсия метана в диоксид углерода на катализаторах из оксида никеля/щелочноземельного металла. Заяв. Катал. А 133 , 149–161 (1995).

    КАС Google ученый

15. Taccardi, N. et al. Богатые галлием фазы Pd–Ga в качестве нанесенных жидкометаллических катализаторов. Нац. хим. 9 , 862–867 (2017).

    КАС пабмед Google ученый

16. Jiang, F. et al. Дегидрирование пропана на катализаторе Pt/TiO2–Al2O3. СКД Катал . 5 , 438–447 (2015).

    КАС Google ученый

17. Иглесиас-Хуэз, А. и др. Комбинированное исследование in situ с временным разрешением в УФ-видимой области, рамановской спектроскопии и рентгеновской абсорбционной спектроскопии с высоким энергетическим разрешением дезактивационного поведения катализаторов дегидрирования пропана Pt и PtSn в условиях промышленных реакций. Дж. Катал. . 276 , 268–279 (2010).

    КАС Google ученый

18. Хендерсон, М. А., Митчелл, Г. Э. и Уайт, Дж. М. Хемосорбция метилгалогенидов (Cl, Br и I) на Pt (111). Прибой. науч. 184 , L325–L331 (1987).

    Google ученый

19. Ян, Ф. , Келлер, Дж. и Акерманн, Л. Фотоиндуцированное катализируемое медью C-H арилирование при комнатной температуре. Анжю. хим. Междунар. Эд. 55 , 4759–4762 (2016).

    Google ученый

20. Besenbacher, F. et al. Разработка поверхностного сплавного катализатора паровой конверсии. Наука 279 , 1913–1915 (1998).

    КАС пабмед Google ученый

21. Родригес, Дж. А. Физические и химические свойства биметаллических поверхностей. Прибой. науч. Отчет 24 , 223–287 (1996).

    КАС Google ученый

22. Луччи, Ф. Р., Марцинковски, М. Д., Лоутон, Т. Дж. и Сайкс, Э. С. H. Активация и распространение h3 на каталитически значимых одноатомных сплавах Pt–Cu. J. Phys. хим. C 119 , 24351–24357 (2015).

    КАС Google ученый

23. Луччи, Ф. Р. и др. Селективное гидрирование 1,3-бутадиена на сплавах платины и меди на пределе одного атома. Нац. Коммуна . 6 , 8550 (2015).

    ПабМед ПабМед Центральный Google ученый

24. Луччи Ф.Р., Лоутон Т.Дж., Пронщинске А. и Сайкс Э.Ч. Структура поверхности поверхностных сплавов Pt/Cu(111) на атомном уровне. J. Phys. Chem C. 118 , 3015–3022 (2014).

    КАС Google ученый

25. Yang, X. F. et al. Одноатомные катализаторы: новый рубеж в гетерогенном катализе. Согл. хим. Рез . 46 , 1740–1748 (2013).

    КАС пабмед Google ученый

26. Томас Дж. М., Саги З. и Гай П. Л. Может ли один атом служить активным центром в некоторых гетерогенных катализаторах? Топ. Катал . 54 , 588–594 (2011).

    КАС Google ученый

27. Азизян С. и Гобал Ф. Механизм каталитического разложения Ch4I на поверхности Cu(111): подход UBI-QEP. Ленгмюр 16 , 8095–8099 (2000).

    КАС Google ученый

28. Чианг, К.-М., Венцлафф, Т.Х. и Бент, Б.Е. Разложение йодметана на меди(110): поверхностные реакции фрагментов С1. J. Phys. хим. 96 , 1836–1848 (1992).

    КАС Google ученый

29. French, C. & Harrison, I. Ориентация и кинетика разложения йодистого метила на Pt(111). Прибой. науч. 342 , 85–100 (1995).

    КАС Google ученый

30. Лин, Ж.-Л. и Бент, Б. Э. Диссоциация йодметана на Cu (111): связывание и химия адсорбированных метильных групп. Дж. Вак. науч. Технол. А 10 , 2202–2209 (1992).

    КАС Google ученый

31. Лин, Ж.-Л. и Бент Б.Е. Два механизма образования метильных радикалов при термическом разложении Ch4I на поверхности Cu(111). J. Phys. хим. 97 , 9713–9718 (1993).

    КАС Google ученый

32. Zaera, F. Исследование химии поверхности йодистого метила, коадсорбированного водородом на Pt(111). Прибой. науч. 262 , 335–350 (1992).

    КАС Google ученый

33. Паскаль, М. и др. Метил на Cu(111) – структурное определение, включая влияние соадсорбированного йода. Прибой. наука . 512 , 173–184 (2002).

    КАС Google ученый

34. Chao-Ming, C. & Bent, B. E. Адсорбция метильных радикалов на Cu(111): связывание, реакционная способность и влияние соадсорбированного йода. Прибой. науч. 279 , 79–88 (1992).

    Google ученый

35. Canning, N.D.S., Baker, M.D. & Chesters, M.A. Адсорбция этилена и ацетилена на Cu(111) и Pt(111), изученная с помощью оже-спектроскопии. Прибой. науч. 111 , 441–451 (1981).

    КАС Google ученый

36. Мейерс, Дж. М. и Геллман, А. Дж. Исследование фторированных пропенов на поверхности Cu(111). Прибой. науч. 339 , 57–67 (1995).

    КАС Google ученый

37. Лю, Дж. и др. Борьба с отравлением угарным газом с помощью катализаторов из одноатомных сплавов. Дж. Ам. хим. Соц . 138 , 6396–6399 (2016).

    КАС пабмед Google ученый

38. Хенкельман Г. и Йонссон Х. Димерный метод поиска седловых точек на многомерных потенциальных поверхностях с использованием только первых производных. J. Chem. физ. 111 , 7010–7022 (1999).

    КАС Google ученый

39. Henkelman, G. & Jónsson, H. Улучшенная оценка касательной в методе эластичных лент с подталкиванием для нахождения траекторий с минимальной энергией и седловых точек. J. Chem. физ. 113 , 9978–9985 (2000 г.).

    КАС Google ученый

40. Псофогианнакис, Г., Сент-Амант, А. и Тернан, М. Механизм окисления метана на Pt(111): исследование DFT кластерной модели. J. Phys. хим. B 110 , 24593–24605 (2006 г.).

    КАС пабмед Google ученый

41. Чан, Ю. Л., Пай, В. В. и Чуанг, Т. Дж. Прямое наблюдение островков метильных радикалов на медных поверхностях и их влияние на кинетику каталитических реакций. J. Phys. хим. B 108 , 815–818 (2004).

    КАС Google ученый

42. Михаэлидис, А. и Ху, П. Смягченные режимы C–H адсорбированного метила и их значение для дегидрирования: исследование ab initio . J. Chem. физ. 114 , 2523–2526 (2001).

    КАС Google ученый

43. Андрюшечкин Б.В., Ельцов К.Н., Шевлюга В.М. Наблюдение сжатия слоя йода на Cu(111) в атомном масштабе. Прибой. науч. 472 , 80–88 (2001).

    КАС Google ученый

44. Денг, В. и Флитцани-Стефанопулос, М. К вопросу о дезактивации Au-ceria и Pt-ceria катализаторов конверсии вода-газ в практических применениях топливных элементов. Анжю. хим. 118 , 2343–2347 (2006).

    Google ученый

45. Крессе, Г. и Фуртмюллер, Дж. Эффективность ab-initio расчет полной энергии для металлов и полупроводников с использованием базиса плоских волн. Вычисл. Матер. науч. 6 , 15–50 (1996).

    КАС Google ученый

46. Крессе, Г. и Фуртмюллер, Дж. Эффективные итерационные схемы для ab initio расчетов полной энергии с использованием базиса плоских волн. Физ. Ред. B 54 , 11169–11186 (1996).

    КАС Google ученый

47. Климеш Дж., Боулер Д. Р. и Михаэлидес А. Функционалы плотности Ван-дер-Ваальса в применении к твердым телам. Физ. Ред. B 83 , 195131 (2011 г.).

    Google ученый

48. Дион, М., Ридберг, Х., Шредер, Э., Лангрет, Д. К. и Лундквист, Б. И. Функционал плотности Ван-дер-Ваальса для общих геометрий. Физ. Преподобный Письмо . 92 , 246401 (2004 г.).

    КАС пабмед Google ученый

49. Стаматакис, М. и Влахос, Д. Г. Теоретико-графовая кинетическая структура Монте-Карло для химической кинетики на решетке. J. Chem. Физ . 134 , 214115 (2011).

    ПабМед Google ученый

50. Нильсен, Дж., Д’Авезак, М., Хетерингтон, Дж. и Стаматакис, М. Система параллельного кинетического моделирования Монте-Карло, включающая точные модели латеральных взаимодействий адсорбатов. J. Chem. Физ . 139 , 224706 (2013).

    ПабМед Google ученый

51. Marcinkowski, M.D. et al. Селективное дегидрирование муравьиной кислоты на одноатомных сплавах Pt-Cu. СКД Катал . 7 , 413–420 (2017).

    КАС Google ученый

52. Boucher, M. B. et al. Аналоги поверхности одноатомных сплавов в наночастицах Pd0,18Cu15 для селективных реакций гидрирования. Физ. хим. хим. Физ . 15 , 12187–12196 (2013).

    КАС пабмед Google ученый

Ссылки на скачивание

Благодарности

Все исследования поверхности (M.D.M., F.R.L. и E.C.H.S.) проводились при поддержке Отдела химических наук, Управления фундаментальных энергетических наук, программы CPIMS, Министерства энергетики США, в рамках гранта № . ФГ02-10ЭР16170. Дж. Л. и М. Ф. С. выразить признательность Министерству энергетики США (DE-FG02-05ER15730) за финансовую поддержку работы по катализу. В исследовании с помощью рентгеновской абсорбционной спектроскопии использовались ресурсы Усовершенствованного источника фотонов, Научного управления Министерства энергетики США, пользовательского объекта, эксплуатируемого для Научного управления Министерства энергетики Аргоннской национальной лабораторией по контракту №. DE-AC02-06Ch21357. MTD финансируется Исследовательским советом по инженерным и физическим наукам Великобритании в рамках гранта на обучение докторантов (номер премии 1352369).). Авторы подтверждают использование высокопроизводительных вычислительных средств UCL (Legion@UCL и Grace@UCL) и связанных с ними вспомогательных служб при завершении вычислительной части этой работы. В теоретической части исследования также использовались ресурсы Oak Ridge Leadership Computing Facility, который является пользовательским центром DOE Office of Science, поддерживаемым по контракту №. DE-AC05-00OR22725. Доступ к объекту в Ок-Ридже был предоставлен через Интегрированные мезомасштабные архитектуры для устойчивого катализа (IMASC), исследовательский центр Energy Frontier, финансируемый Министерством энергетики США, Управлением науки, фундаментальных энергетических наук в рамках награды № DE-SC0012573. Разработка программного обеспечения Zacros финансировалась в рамках встроенной программы компьютерных наук и инженерии (eCSE) Национальной службы суперкомпьютеров ARCHER Великобритании (eCSE01-001, eCSE10-8). ЯВЛЯЮСЬ. поддерживается Европейским исследовательским советом в рамках Седьмой рамочной программы Европейского союза (FP/2007-2013) – Соглашение о гранте Европейского исследовательского совета №. 616121 (проект HeteroIce). ЯВЛЯЮСЬ. также поддерживается Королевским обществом через Премию Королевского общества Вольфсона за заслуги перед исследованиями.

Информация об авторе

Примечания автора

1. Мэтью Д. Марцинковски, Мэтью Т. Дарби и Джилей Лю: Эти авторы внесли одинаковый вклад в эту работу.

Authors and Affiliations

1. Department of Chemistry, Tufts University, 62 Talbot Avenue, Medford, 02155, Massachusetts, USA

   Matthew D. Marcinkowski, Felicia R. Lucci & E. Charles H. Sykes

2. Центр Томаса Янга и кафедра химического машиностроения, Университетский колледж Лондона, Робертс Билдинг, Торрингтон Плейс, Лондон, WC1E 7JE, UK

   Мэтью Т. Дарби и Майкл Стаматакис

3. Факультет химической и биологической инженерии, Университет Тафтса, 4 Колби-Стрит, Медфорд, 02155, Массачусетс, США

   Джилей Лю, Джошуа М. Вимбл и Мфаниа Флюцани

   2-Сте90

4. X-ray Science Division, Argonne National Laboratory, 9700 S. Cass Avenue, Argonne, 60439, Illinois, USA

   Sungsik Lee

5. Лондонский центр нанотехнологий и кафедра физики и астрономии, Центр Томаса Янга, Университетский колледж Лондон, Гауэр-стрит, Лондон, WC1E 6BT, Великобритания

   Ангелос Михаэлидис

Авторы

1. Мэтью Д. Марцинковски

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

2. Matthew T. Darby

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

3. Jilei Liu

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия

4. Джошуа М. Уимбл

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

5. Felicia R. Lucci

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

6. Sungsik Lee

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

7. Angelos Michaelides

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

8. Maria Flytzani-Stephanopoulos

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

9. Михаил Стаматакис

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия

10. E. Charles H. Sykes

    Просмотр публикаций автора

    Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

Contributions

M.D.M. провел эксперименты с ТПР. М.Т.Д. выполнил расчеты DFT и KMC. М.Д.М. и Ф.Р.Л. провел эксперименты с СТМ. Дж.Л. и Дж.М.У. провел эксперименты с наночастицами. С.Л. выполнили EXAFS-измерения. М.Д.М., М.Т.Д. и JL проанализировали данные своих соответствующих экспериментальных/теоретических вкладов. М.Д.М., М.Т.Д., Дж.Л., А.М., М.Ф.-С., М.С. и Э.Ч.С.С. написал рукопись. Все авторы прочитали и прокомментировали рукопись.

Авторы переписки

Переписка с Мария Флитцани-Стефанопулос, Михаил Стаматакис или Э. Чарльз Х. Сайкс.

Декларации этики

Конкурирующие интересы

Авторы не заявляют об отсутствии конкурирующих финансовых интересов.

Дополнительная информация

Дополнительная информация

Дополнительная информация (PDF 3207 kb)

Права и разрешения

Перепечатка и разрешения

Об этой статье

Эту статью цитирует

• Pt1 усиливал активацию C-H синергетически с катализом Ptn для каскадного окисления глицерина до глицериновой кислоты

  • Чжэ Ан
  • Зилонг ​​Чжан
  • Цзин Хэ

  Nature Communications (2022)

• Электрокатализатор с одним атомом Pt на наночастице Ru для стойкого к CO окисления метанола

  • Агус Р.