28 ธ.ค. 2023 (นาโนเวิร์กสปอตไลท์) ทางเลือกที่มีราคาไม่แพงและมีเหลือเฟือบนโลกแทนตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะมีตระกูลราคาแพงยังคงเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ในระดับแนวหน้าของอุตสาหกรรมเคมี ตัวเร่งปฏิกิริยามีบทบาทสำคัญในกระบวนการเคมีอุตสาหกรรมส่วนใหญ่โดยเร่งอัตราการเกิดปฏิกิริยาและทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญภายใต้สภาวะที่เป็นไปได้
อย่างไรก็ตาม ตัวเร่งปฏิกิริยามาตรฐานทองคำ เช่น แพลทินัมและโลหะกลุ่มแพลตตินัมหายากอื่นๆ ยังคงจำกัดการใช้อย่างกว้างขวางและการขยายขนาดในภาคส่วนสำคัญๆ เช่น เชื้อเพลิง เคมีภัณฑ์เทกอง และเภสัชภัณฑ์ เนื่องจากข้อจำกัดด้านการจัดหาและต้นทุนที่สูงเกินไป ความต้องการที่ยังคงมีอยู่นี้ทำให้เกิดความสนใจอย่างมากในวัสดุประเภทใหม่ที่มีแนวโน้มดีที่เรียกว่า เอ็มซีน.
บทความนี้สำรวจข้อมูลเชิงลึกและข้อค้นพบจากรายงานมุมมอง (วัสดุขั้นสูง, “MAX, MXene หรือ MX: คืออะไรและอันไหนดีกว่ากัน”) โดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์ โดยมุ่งเน้นไปที่ความก้าวหน้าใน MXenes และผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นต่อการเร่งปฏิกิริยาและภาคพลังงาน
A) ภาพประกอบแผนผังของโครงสร้างจาก MAX ถึง MXene และ MX; B) ภาพประกอบแผนผังของแนวโน้มการวิจัยปัจจุบันใน MXenes จากปัจจัยองค์ประกอบและโครงสร้างที่แตกต่างกันซึ่งกำหนดคุณสมบัติที่แท้จริงของ MXenes C) การประสานงานของอะตอมในพื้นที่รอบพื้นผิว Ti และแผนผังของวงโคจรของ Ti−C3 ใน Ti เปลือย3C2 และ Ti−C3O3 แปดด้านใน Ti3C2O2. เส้นประสีดำที่ 0 eV แสดงถึง EF; D) ภาพประกอบแผนผังของการเปรียบเทียบพื้นผิวแอคทีฟไซต์ใน MXene และ MX เปล่า (พิมพ์ซ้ำโดยได้รับอนุญาตจาก Wiley-VCH Verlag) (คลิกที่ภาพเพื่อดูภาพขยาย)
การเดินทางของ MXenes เริ่มต้นด้วยการสำรวจศักยภาพของพวกมันในฐานะตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญในกระบวนการทางอุตสาหกรรมจำนวนมาก ตลาดเคมีภัณฑ์ทั่วโลกซึ่งมีมูลค่ามากกว่า 5 ล้านล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2023 ต้องอาศัยกระบวนการเร่งปฏิกิริยาเป็นอย่างมาก โดยประมาณ 85% ของผลิตภัณฑ์เคมีเกี่ยวข้องกับการเร่งปฏิกิริยา
อย่างไรก็ตาม MXenes กลายเป็นทางเลือกที่น่าหวัง โดยมีคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาที่คล้ายคลึงกันกับโลหะมีตระกูล วัสดุประเภทนี้ได้มาจากการแกะสลักชั้นอะลูมิเนียมจากระยะ MAX (โดยที่ 'M' หมายถึงโลหะทรานซิชัน 'A' หมายถึงองค์ประกอบเช่นอะลูมิเนียม และ 'X' หมายถึงคาร์บอนและ/หรือไนโตรเจน) นำเสนอวัสดุที่น่าสนใจ และโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ที่ปรับได้ พื้นที่ที่มีพื้นผิวสมบูรณ์ และความทนทานต่อความร้อนสูง คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้ MXenes น่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงการจัดเก็บและการแปลงพลังงาน เซ็นเซอร์ และที่สำคัญที่สุดคือการเร่งปฏิกิริยา
อย่างไรก็ตาม ส้นเท้าของ Achilles ได้ขัดขวางการใช้งานเร่งปฏิกิริยาของ MXenes: การสิ้นสุดที่พื้นผิว MXenes ก่อตัวขึ้นเองเมื่อแกะสลักสารตั้งต้นของเฟส MAX ที่ซ้อนกันหลายชั้นในสารละลายฟลูออไรด์ที่เป็นน้ำ กระบวนการกัดกรดทำให้กลุ่มฟังก์ชันที่เหลือ เช่น –OH, –F และ –O สิ้นสุดลงบนพื้นผิวของ MXenes นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าการยุติเหล่านี้ทำให้กิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาของ MXenes ลดลงอย่างมีนัยสำคัญโดยการปิดกั้นไซต์ที่ใช้งานอยู่ การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของวงดนตรีอิเล็กทรอนิกส์ และเพิ่มอุปสรรคในปฏิกิริยา
การก้าวกระโดดไปข้างหน้า: จาก MAX ถึง MXene ถึง MX
วิวัฒนาการจากระยะ MAX ไปจนถึง MXenes และต่อไปจนถึง MXenes ที่ไม่มีการยุติ (เรียกว่า MX) เป็นจุดสนใจหลักของการวิจัยในปัจจุบัน การถอดส่วนปลายของพื้นผิวออกเพื่อสร้าง MXene (MX) แบบ "เปล่า" หรือไม่มีส่วนปลายจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยาที่คาดการณ์ไว้ได้อย่างมาก พื้นผิว Bare MX เต็มไปด้วยบริเวณโลหะที่ใช้งานอยู่ที่ไม่อิ่มตัวซึ่งเปิดโล่งเต็มที่ พร้อมที่จะโต้ตอบกับตัวดูดซับ MX ยังแสดงค่าการนำไฟฟ้าของโลหะและความเสถียรทางความร้อนสูงถึง 500 °C ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเร่งปฏิกิริยาในเฟสก๊าซอุณหภูมิสูง การจำลองหลักการแรกแสดงให้เห็นว่า MX ให้สารเคมีเป็นตัวกลางและสถานะการเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงในปฏิกิริยารวมถึง CO2 ไฮโดรจิเนชัน การเปลี่ยนแปลงของน้ำ-ก๊าซ และการสังเคราะห์แอมโมเนีย การศึกษาในช่วงต้นปี 2021 ได้รับการยืนยันจากการทดลองโดยเปลือย Mo2CO ที่เหนือกว่าของ C MXene2 จลนพลศาสตร์ของไฮโดรจิเนชันเหนือ Mo2CTx MXene ที่มีการสิ้นสุด อย่างไรก็ตาม การขาดโปรโตคอลการสังเคราะห์ที่ปรับขนาดได้และความกังวลเกี่ยวกับความเสถียรของน้ำของ MX ได้ขัดขวางการวิจัยตัวเร่งปฏิกิริยาเพิ่มเติม กระดาษเปอร์สเปคทีฟทำให้กรณีที่สิ่งกีดขวางบนถนนเหล่านี้สามารถเอาชนะได้ การสิ้นสุดที่พื้นผิวของ MXenes จะดูดซับที่อุณหภูมิสูงกว่า 400 °C ซึ่งบ่งชี้ว่าอาจเกิดการก่อตัวของ MX ที่อุณหภูมิสูงได้ MX ควรคงความเสถียรสำหรับปฏิกิริยาในเฟสก๊าซ เช่น CO2 การเติมไฮโดรเจน ผู้เขียนโต้แย้งว่าแนวโน้มของ MX ในการเร่งปฏิกิริยาแบบต่างกันนั้นสดใส โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อการวิจัยเปลี่ยนจากการสังเคราะห์ในห้องปฏิบัติการไปเป็นการผลิตที่อุตสาหกรรมยอมรับได้ ข้อดีเฉพาะตัว Prime MX สำหรับการใช้งานอื่นๆ นอกเหนือจากการเร่งปฏิกิริยา ในแบตเตอรี่ MXene แบบเปลือยจะทำปฏิกิริยากับโพลีซัลไฟด์อย่างรุนแรงเมื่อเปรียบเทียบกับ MXene ที่ปรับฟังก์ชันแล้ว ซึ่งมีแนวโน้มว่าประสิทธิภาพของลิเธียม-ซัลเฟอร์จะดีขึ้น ไซต์โลหะที่เป็นกรดของ Lewis อาจอนุญาตให้ MX ลดไดไนโตรเจนด้วยไฟฟ้าเคมีเป็นแอมโมเนีย mieux mieux มากกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยไฟฟ้า MXene ที่ถูกบล็อกบนพื้นผิวที่ประเมินไว้จนถึงตอนนี้ การปรับแต่งเพิ่มเติมโดยการปรับเปลี่ยนองค์ประกอบ เช่น การผสมเอนโทรปีสูงและอะตอมเดี่ยวสามารถดึงคุณสมบัติการเร่งปฏิกิริยาที่เหนือกว่าได้ ผลการทำงานร่วมกันของโลหะหลายชนิดและความเครียดของโครงตาข่ายใน MX ที่มีเอนโทรปีสูงอาจลดอุปสรรคในการทำปฏิกิริยาและพลังงานที่ยึดเหนี่ยว การยึดอะตอมแพลตตินัม รูทีเนียม หรืออิริเดียมแต่ละตัวเข้ากับ MXenes อาจทำให้มีการกระจายตัวของตำแหน่งออกฤทธิ์ของโลหะมีค่าที่สม่ำเสมอและสูงสุดเช่นกัน การตระหนักถึงแนวคิดเหล่านี้จะต้องแก้ไขอุปสรรคการสังเคราะห์ MX ที่จู้จี้จุกจิกก่อน ด้วยการจัดเรียงหลักฐานทางทฤษฎีและการทดลองที่เกิดขึ้นใหม่ การทบทวนนี้ได้สร้างกรณีที่น่าสนใจสำหรับศักยภาพที่ยังไม่ได้ใช้ของ MXenes ในการเร่งปฏิกิริยาด้วยความร้อนรุ่นต่อไป หากสามารถแก้ไขปัญหาคอขวดที่สำคัญเกี่ยวกับการปรับขนาดการผลิต ความเสถียรของพื้นผิว และประสิทธิภาพในโลกแห่งความเป็นจริงได้ ในที่สุด MXenes ก็อาจปฏิบัติตามคำมั่นสัญญาในฐานะทางเลือกตัวเร่งปฏิกิริยาประสิทธิภาพสูงที่มีจำหน่ายกันอย่างแพร่หลาย แม้ว่าเส้นทางข้างหน้าจะยังคงท้าทาย แต่ความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในการวิจัยของ MXene ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาเป็นแรงบันดาลใจให้เกิดการมองโลกในแง่ดีว่าวัสดุที่บางเฉียบเหล่านี้สามารถกระตุ้นความก้าวหน้าในการเปลี่ยนแปลงในอุตสาหกรรมเคมีได้
– Michael เป็นผู้เขียนหนังสือสามเล่มโดย Royal Society of Chemistry:
นาโนสังคม: ผลักดันขอบเขตของเทคโนโลยี,
นาโนเทคโนโลยี: อนาคตยังเล็กและ
วิศวกรรมนาโน: ทักษะและเครื่องมือที่ทำให้มองไม่เห็นเทคโนโลยี
สงวนลิขสิทธิ์©
นาโนเวอร์ค แอลแอลซี
มาเป็นนักเขียนรับเชิญ Spotlight! เข้าร่วมกลุ่ม .ขนาดใหญ่และกำลังเติบโตของเรา ผู้ร่วมสมทบ. คุณเพิ่งตีพิมพ์บทความทางวิทยาศาสตร์หรือมีการพัฒนาที่น่าตื่นเต้นอื่น ๆ เพื่อแบ่งปันกับชุมชนนาโนเทคโนโลยีหรือไม่? นี่คือวิธีการเผยแพร่บน nanowerk.com.
- เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai เพิ่มพลังให้กับตัวเอง เข้าถึงได้ที่นี่.
- เพลโตไอสตรีม. Web3 อัจฉริยะ ขยายความรู้ เข้าถึงได้ที่นี่.
- เพลโตESG. คาร์บอน, คลีนเทค, พลังงาน, สิ่งแวดล้อม แสงอาทิตย์, การจัดการของเสีย. เข้าถึงได้ที่นี่.
- เพลโตสุขภาพ เทคโนโลยีชีวภาพและข่าวกรองการทดลองทางคลินิก เข้าถึงได้ที่นี่.
- ที่มา: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64325.php
- :มี
- :เป็น
- :ที่ไหน
- $ ขึ้น
- 10
- 19
- 2021
- 2023
- 28
- 31
- 32
- 400
- 500
- 7
- 8
- 9
- a
- เกี่ยวกับเรา
- ข้างบน
- เร่ง
- ข้าม
- คล่องแคล่ว
- กิจกรรม
- จ่าหน้า
- การนำมาใช้
- ความก้าวหน้า
- ข้อได้เปรียบ
- ก่อน
- อนุญาต
- ด้วย
- ทางเลือก
- ทางเลือก
- สารแอมโมเนีย
- an
- และ
- การใช้งาน
- เป็น
- เถียง
- รอบ
- บทความ
- AS
- At
- อะตอม
- อะตอม
- มีเสน่ห์
- ผู้เขียน
- ผู้เขียน
- ใช้ได้
- b
- วงดนตรี
- อุปสรรค
- แบตเตอรี่
- BE
- เริ่ม
- คนเลี้ยงแกะ
- ดีกว่า
- เกิน
- ผูกพัน
- Black
- ว่างเปล่า
- การปิดกั้น
- ร้านหนังสือเกาหลี
- คอขวด
- เขตแดน
- นวัตกรรม
- สดใส
- สร้าง
- by
- ที่เรียกว่า
- CAN
- คาร์บอน
- กรณี
- ตัวเร่ง
- ตัวเร่งปฏิกิริยา
- เร่งปฏิกิริยา
- ศูนย์
- ท้าทาย
- ท้าทาย
- สารเคมี
- กระบวนการทางเคมี
- สารเคมี
- เคมี
- ชั้น
- คลิก
- ชุมชน
- เมื่อเทียบกับ
- การเปรียบเทียบ
- จับใจ
- ส่วนประกอบ
- แนวความคิด
- ความกังวลเกี่ยวกับ
- เงื่อนไข
- การนำ
- ยืนยัน
- ต่อ
- การแปลง
- การประสาน
- ราคา
- ได้
- สร้าง
- วิกฤติ
- ปัจจุบัน
- วันที่
- ทศวรรษ
- แสดงให้เห็นถึง
- ที่ได้มา
- การกำหนด
- การพัฒนา
- ต่าง
- การกระจาย
- ฮวบ
- สอง
- ความทนทาน
- ก่อน
- ผลกระทบ
- อิเล็กทรอนิกส์
- ธาตุ
- โผล่ออกมา
- กากกะรุน
- การเปิดใช้งาน
- พลังงาน
- ช่วย
- ขยาย
- โดยเฉพาะอย่างยิ่ง
- ประมาณ
- EV
- ประเมิน
- หลักฐาน
- วิวัฒนาการ
- น่าตื่นเต้น
- การจัดแสดงนิทรรศการ
- แพง
- การทดลอง
- การสำรวจ
- สำรวจ
- ที่เปิดเผย
- ปัจจัย
- ไกล
- เป็นไปได้
- ในที่สุด
- ผลการวิจัย
- ชื่อจริง
- โฟกัส
- โดยมุ่งเน้น
- สำหรับ
- แถวหน้า
- ฟอร์ม
- การสร้าง
- ข้างหน้า
- ราคาเริ่มต้นที่
- เชื้อเพลิง
- เชื้อเพลิง
- เติมเต็ม
- อย่างเต็มที่
- การทำงาน
- ต่อไป
- อนาคต
- GIF
- เหตุการณ์ที่
- ยิ่งใหญ่
- บัญชีกลุ่ม
- กลุ่ม
- การเจริญเติบโต
- แขก
- มี
- หนัก
- จุดสูง
- ประสิทธิภาพสูง
- อย่างสูง
- สรุป ความน่าเชื่อถือของ Olymp Trade?
- ทำอย่างไร
- อย่างไรก็ตาม
- HTTPS
- ในอุดมคติ
- if
- ภาพ
- ส่งผลกระทบ
- สำคัญ
- การปรับปรุง
- in
- รวมทั้ง
- เป็นรายบุคคล
- อุตสาหกรรม
- อุตสาหกรรม
- ไม่แพง
- ข้อมูลเชิงลึก
- แรงบันดาลใจ
- โต้ตอบ
- เชิงโต้ตอบ
- อยากเรียนรู้
- ที่น่าสนใจ
- แท้จริง
- ที่เกี่ยวข้องกับ
- ร่วม
- การเดินทาง
- jpg
- เพียงแค่
- คีย์
- ไม่มี
- ใหญ่
- ชั้น
- ชั้น
- กระโดด
- ลูอิส
- กดไลก์
- ข้อ จำกัด
- Line
- ในประเทศ
- โลโก้
- ลด
- ส่วนใหญ่
- ทำ
- ทำให้
- การทำ
- ตลาด
- วัสดุ
- แม็กซ์
- อาจ..
- โลหะ
- โลหะมีค่า
- ไมเคิล
- กลาง
- การปรับเปลี่ยน
- มากที่สุด
- หลาย
- MX
- ชื่อ
- นาโนเทคโนโลยี
- แห่งชาติ
- จำเป็นต้อง
- แต่
- ใหม่
- รุ่นต่อไป
- ชั้นสูง
- ยวด
- มากมาย
- อุปสรรค
- of
- การเสนอ
- on
- ONE
- แง่ดี
- or
- อื่นๆ
- ของเรา
- เกิน
- กระดาษ
- โดยเฉพาะ
- อดีต
- เส้นทาง
- การปฏิบัติ
- การอนุญาต
- มุมมอง
- ยา
- ระยะ
- PHP
- แพลทินัม
- เพลโต
- เพลโตดาต้าอินเทลลิเจนซ์
- เพลโตดาต้า
- เล่น
- เป็นไปได้
- ที่มีศักยภาพ
- ล้ำค่า
- ที่คาดการณ์
- นำเสนอ
- สำคัญ
- กระบวนการ
- กระบวนการ
- การผลิต
- ผลิตภัณฑ์
- ความคืบหน้า
- คำมั่นสัญญา
- แวว
- คุณสมบัติ
- กลุ่มเป้าหมาย
- โปรโตคอล
- ประกาศ
- การตีพิมพ์
- สำนักพิมพ์
- ใจเร่งเร้า
- การแสวงหา
- การยก
- รวดเร็ว
- หายาก
- ราคา
- ปฏิกิริยา
- ปฏิกิริยา
- พร้อม
- โลกแห่งความจริง
- ตระหนักถึง
- เมื่อเร็ว ๆ นี้
- ลด
- เรียกว่า
- ยังคง
- ซากศพ
- ลบ
- แสดงให้เห็นถึง
- ต้องการ
- การวิจัย
- นักวิจัย
- การตัดสินใจ
- ทบทวน
- รวย
- อุปสรรค
- บทบาท
- ราช
- ที่ปรับขนาดได้
- ไต่ขึ้น
- ปรับ
- วิทยาศาสตร์
- ภาค
- เซ็นเซอร์
- Share
- เปลี่ยน
- น่า
- โชว์
- สำคัญ
- อย่างมีความหมาย
- คล้ายคลึงกัน
- สิงคโปร์
- เดียว
- เว็บไซต์
- สถานที่ทำวิจัย
- ทักษะ
- สังคม
- โซลูชัน
- ไฟฉายสว่างจ้า
- Stability
- มั่นคง
- ยืน
- สหรัฐอเมริกา
- การเก็บรักษา
- เสถียร
- โครงสร้าง
- โครงสร้าง
- โครงสร้าง
- ศึกษา
- เหนือกว่า
- จัดหาอุปกรณ์
- พื้นผิว
- การทำงานร่วมกัน
- การสังเคราะห์
- การตัดเสื้อ
- เทคโนโลยี
- กว่า
- ที่
- พื้นที่
- ก้าวสู่อนาคต
- ของพวกเขา
- แล้วก็
- ตามทฤษฎี
- ร้อน
- ล้อยางขัดเหล่านี้ติดตั้งบนแกน XNUMX (มม.) ผลิตภัณฑ์นี้ถูกผลิตในหลายรูปทรง และหลากหลายเบอร์ความแน่นหนาของปริมาณอนุภาคขัดของมัน จะทำให้ท่านได้รับประสิทธิภาพสูงในการขัดและการใช้งานที่ยาวนาน
- พวกเขา
- นี้
- แต่?
- สาม
- ตลอด
- ดังนั้น
- ชื่อหนังสือ
- ไปยัง
- เครื่องมือ
- การแปลง
- กระแส
- การเปลี่ยนแปลง
- การเปลี่ยน
- ล้านล้าน
- ภายใต้
- เป็นเอกลักษณ์
- มหาวิทยาลัย
- ไม่ได้ใช้
- การปรับปรุง
- URL
- us
- มูลค่า
- ความหลากหลาย
- กว้างใหญ่
- อะไร
- เมื่อ
- ที่
- อย่างกว้างขวาง
- แพร่หลาย
- จะ
- กับ
- X
- ผล
- เธอ
- ของคุณ
- ลมทะเล