结构模拟潜水钟蜘蛛困气的头发提高铜电极的催化活性

灵感来自唯一的蜘蛛能在水下生活,研究人员开发出了一种疏水铜催化剂,促进公司的转换2乙烯等为燃料和乙醇。

化石燃料是我们最重要的能源和化工原料,但也主要贡献者全球有限公司2排放。electrocatalytic减少有限公司2可以提供可持续的解决方案两难的境地。

启发了我们的潜水钟蜘蛛陷阱附近的一个大气泡其腹部使用致密层super-hydrophobic头发,“解释道维克多Mougel在瑞士苏黎世联邦理工学院,他领导了这一研究。这些结构先前用来创建自洁设备或防雾产品。我们决定给他们一个尝试在电催化作用,和他们惊人的工作。”

模仿蜘蛛毛发,Mougel的团队创造了铜电极在分层结构化树突。“我们很容易通过电沉积生长,”他解释说。“然后,我们下降到与铜结合的蜡质alkanethiol,用单层覆盖,尽管是两个纳米厚,将电极转换成super-hydrophobic材料。”

一个图像显示胸甲效果:使用疏水性表面陷阱solution-solid接口之间的一层气体

来源:©大卫Wakerley et al / Springer大自然有限公司2019

铜树突像蜘蛛的毛发,捕获一层气体在催化剂的表面

如果史蒂芬斯电催化作用专家来自伦敦帝国理工学院,英国,调用一个非常优雅的概念验证的工作。由于疏水铜结构,研究人员设法陷阱气泡在催化剂表面,增加了有限公司2浓度附近活跃的网站,”他说。“观察早些时候它还提供了一个令人信服的解释,疏水元素的存在,如铜氧化物或聚四氟乙烯,可以大大提高有限公司2减少。”

梅勒妮麦格雷戈润湿的专家从南澳大利亚大学的纳米结构,说这是激动人心的,有人最后使用困nanobubbles效果做一些有用的。

的涂层策略特别整洁,使铜完全疏水没有掩盖它的地形,这将阻碍催化反应,”她补充道。

新的催化剂降低氢气的形成——一个不必要的副反应在水有限公司2减少,有利于multicarbon产品的生产。团队获得大量的乙烯和乙醇、两个宝贵的燃料或化工行业的构建块。这是由于铜树突的疏水性,”斯蒂芬斯说。没有被困气泡,你将低浓度的有限有限公司2溶解在水里。Mougel解释说,一氧化碳也可能是关键:“一氧化碳是一种重要的中间体的形成multicarbon产品一般逃离水由于其溶解度低,但在这种情况下仍被困在电极附近的气泡。

史蒂芬斯认为,该方法需要改进,才能在实际设备中实现。Mougel指出团队的意识到缺点,努力开发更好的解决方案”。都是希望进一步研究疏水材料在电催化作用为激动人心的新发展铺平道路。