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碳化钨相控制：设计用于生产可持续石化产品的低成本替代催化剂
重要的日常产品（从塑料到洗涤剂）是通过化学反应制成的，主要使用铂等贵金属作为催化剂。多年来，科学家们一直在寻找更可持续、更低成本的替代品，而碳化钨——一种地球上储量丰富的金属，通常用于工业机械、切削工具和凿子——是一个很有前途的候选者。
来源:英国物理学家网首页重要的日常产品（从塑料到洗涤剂）是通过化学反应制成的，主要使用铂等贵金属作为催化剂。多年来，科学家们一直在寻找更可持续、更低成本的替代品，而碳化钨——一种地球上储量丰富的金属，通常用于工业机械、切削工具和凿子——是一个很有前途的候选者。
但碳化钨的一些特性限制了其应用。罗彻斯特大学化学与可持续工程系副教授 Marc Porosoff 和他的合作者最近取得了几项关键进展，使碳化钨成为化学反应中更可行的铂替代品。
最佳相位变化
Sinhara Perera，化学工程博士。波罗索夫实验室的学生表示，碳化钨很难成为生产有价值产品的催化剂，部分原因在于它的原子可以排列成许多不同的结构（称为相）。
“人们对碳化钨的表面结构还没有清楚的了解，因为很难测量发生这些化学反应的室内催化表面，”佩雷拉说。
在《ACS Catalysis》上发表的一项研究中，Porosoff、Perera 和化学工程本科生 Eva Ciuffetelli '27 通过非常仔细地在化学反应器（温度可达 700 摄氏度以上的容器）内以纳米级水平操控碳化钨颗粒，克服了这个问题。他们使用一种称为程序升温渗碳的工艺，在反应器内制造出所需相的碳化钨催化剂，运行反应，然后研究哪种版本表现最好。
“有些相在热力学上更加稳定，所以这就是催化剂本质上想要结束的地方，”波罗索夫说。 “但热力学稳定性较差的其他相作为催化剂更有效。”