氧化鎢在化學轉化中作為催化劑的應用

近期，一項新的研究向我們展示了氧化鎢（WO₃）如何在可持續的化學轉化中作為催化劑使用。該項目利用計算模擬來瞭解WO₃如何在分子水準上與氫氣相互作用，並通過實驗室實驗驗證了這些發現。

從食品製造到化學生產，工程師們依靠催化材料進行大量的應用，因此尋找高效、環保的催化材料是一個重要的研究方向。由匹茲堡大學斯旺森工程學院（University of Pittsburgh Swanson School of Engineering）領導的新研究可能會引領基於氧化鎢和類似化合物的新型可持續催化材料的誕生。

（來源：Evan V. Miu/JACS）

這項研究題為“The Sensitivity of Metal Oxide Electrocatalysis to Bulk Hydrogen Intercalation: Hydrogen Evolution on Tungsten Oxide.”的文章已經發表在《美國化學會雜誌》（2022）144（14）上。這項研究主要由Evan V. Miu, James R. McKone和Giannis Mpourmpaki等人開展。

“WO₃是一種催化劑，可以通過使用陽光或可再生電力來加速可持續的化學轉換。”Mpourmpakis說：“這種化合物有一種與氫原子相互作用的獨特方式，使它特別擅長參與需要生產或使用氫的化學反應。”

“我們最感興趣的化學反應類型包括利用氫氣將二氧化碳轉化為有用的燃料和化學品，”McKone補充道。雖然大多數催化材料只在其表面與氫氣等分子相互作用，但WO₃也能將氫氣插入其三維晶格。研究人員的高級建模能夠表明，這一過程對催化劑表面實際發生的情況有巨大影響。

這項工作為設計一個基於氧化鎢和類似化合物的全新的催化劑系列提供了可能性，使用該團隊的計算方法來預測其催化特性。McKone說：“我們可以設計催化材料，以恰到好處的方式提供氫氣，使水和電的化學轉換與我們今天使用的化石燃料一樣有效。”

這個專案是Mpourmpakis的CANELa實驗室和McKone實驗室之間的合作，首席作者Miu是國家科學基金會的研究生，通過應用實驗和計算方法，研究熱催化和電催化的橋樑。

（來源：Evan V. Miu/JACS）

Miu說：“與Mpourmpakis和McKone教授合作，給了我們一個在實驗的介面上操作的機會。這些説明我們深入瞭解了金屬氧化物青銅器如何催化氫氣，我們很高興能應用我們的發現，並向更可持續的化學過程邁出有意義的一步。”

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