Reza Shahbazian-Yassar, hoogleraar mechanische en industriële techniek aan de Universiteit van Illinois Chicago.

Shahbazian-Yassar en collega's hebben de ontwikkeling mogelijk gemaakt van een geavanceerde "Zwitserse zakmes"-katalysator die bestaat uit 10 verschillende elementen - die elk op zichzelf de verbrandingstemperatuur van methaan kunnen verlagen - plus zuurstof. Deze unieke katalysator kan de verbrandingstemperatuur van methaan met ongeveer de helft verlagen - van meer dan 1400 graden Kelvin tot 600 tot 700 graden Kelvin.

Hun bevindingen worden gerapporteerd in het tijdschrift Natuur Katalyse .

In eerder gepubliceerd onderzoek Shahbazian-Yassar en collega's demonstreerden het vermogen om katalysatoren voor nanodeeltjes met meerdere elementen te maken, bekend als legeringen met hoge entropie met behulp van een unieke schokgolftechniek. Voor dit, materiaalwetenschappers hebben geen serieuze pogingen ondernomen om nanodeeltjes te maken uit meer dan drie elementen vanwege de neiging van de atomen van elk element om van elkaar te scheiden en onbruikbaar te worden.

Profiteer van de unieke realtime, hoge-temperatuur-elektronenmicroscopiesysteem bij UIC, Het team van Shahbazian-Yassar toonde aan dat nanodeeltjes met hoge entropie, bestaande uit 10 metaaloxiden, zeer stabiel waren bij temperaturen tot 1, 073 graden Kelvin en de afzonderlijke elementen werden gelijkmatig over elk nanodeeltje verdeeld en vormden een enkel, vaste stof stabiele kristallijne structuur.

Hun metaaloxidelegering bevatte verschillende mengsels van overgangsmetalen, die zeldzame aardmetalen zijn, en edele metalen plus zuurstof.

"Het is bijna onmogelijk om een ​​perfecte mix van deze elementen in een vaste fase te behouden vanwege de verschillen in atomaire straal, kristal structuur, oxidatiepotentieel, en elektronische eigenschappen van de elementen, " zei Zhennan Huang, een doctoraat student in het lab van Shahbazian-Yassar en co-eerste auteur in de krant. "Maar we hebben kunnen laten zien dat het kan."

"Onder meerdere legeringen met meerdere elementen die we hebben gemaakt, de deeltjes gemaakt van 10 elementen waren niet alleen het meest effectief in het verlagen van het verbrandingspunt van methaangas, maar ook het meest stabiel bij die temperaturen, " zei Shahbazian-Yassar, wie is een corresponderende auteur op het papier.

De onderzoekers denken dat de katalysator kan worden gebruikt om de uitstoot van schadelijke broeikasgassen te verminderen die worden geproduceerd door het verbranden van aardgas in individuele huishoudens, om turbines aan te drijven en zelfs in auto's die op gecomprimeerd aardgas rijden.