В статье 30 марта на обложке журнала Science исследователи из Университета Джона Хопкинса и трех других университетов сообщили, что их новый метод позволил им объединить несколько металлов, включая те, которые обычно не считаются способными к смешиванию. По словам исследователей, в результате этого процесса были созданы новые стабильные наночастицы, которые могут быть полезны в химической и энергетической отраслях.Многие промышленные продукты, такие как удобрения и пластмассы, производятся с помощью катализаторов, веществ, ускоряющих химические реакции. Наночастицы из металлических сплавов — частицы размером от миллиардной до 100 миллиардной метра — являются важнейшим ингредиентом таких процессов.
Однако до сих пор был доступен лишь небольшой набор из-за ограничений, возникающих при объединении чрезвычайно разных металлов для образования однородных сплавов, которые представляют собой комбинации металлов. Проблема становится еще более сложной при уменьшении размеров до микроскопических наноразмеров, необходимых для каталитических применений.
В новом методе используются ударные волны для нагрева металлов до чрезвычайно высоких температур — 2000 градусов по Кельвину (более 3140 по Фаренгейту) и выше — с исключительно высокой скоростью, нагрева и охлаждения в течение миллисекунд. Металлы плавятся вместе с образованием небольших капель жидких растворов при высоких температурах, которые затем быстро охлаждаются с образованием гомогенных наночастиц. Ожидается, что новые материалы, известные как наночастицы из высокоэнтропийных сплавов, найдут широкое применение в качестве катализаторов в химических реакциях, имеющих значение для промышленности, с потенциалом повышения энергоэффективности производственного процесса и снижения производственных затрат.
«Этот метод позволяет создавать новые комбинации металлов, которые не существуют в природе и иначе не сочетаются друг с другом», — сказал Чао Ван, доцент кафедры химической и биомолекулярной инженерии школы Джонса Хопкинса Уайтинга и один из соавторов исследования. Исследовательская группа Вана разработала пятиметаллический катализатор на основе этих наночастиц сплава с высокой энтропией и продемонстрировала превосходные каталитические характеристики для избирательного окисления аммиака до оксида азота, реакции, используемой в химической промышленности для производства азотной кислоты, важного химического вещества в целом. -масштабное производство удобрений и другой продукции.