en katalysator är ett ämne som påskyndar en kemisk reaktion eller sänker temperaturen eller trycket som behövs för att starta en, utan att själv förbrukas under reaktionen. Katalys är processen att tillsätta en katalysator för att underlätta en reaktion.
under en kemisk reaktion bryts bindningarna mellan atomerna i molekyler, omarrangeras och återuppbyggs, rekombinerar atomerna till nya molekyler. Katalysatorer gör denna process effektivare genom att sänka aktiveringsenergin, som är energibarriären som måste övervinnas för att en kemisk reaktion ska inträffa. Som ett resultat gör katalysatorer det lättare för atomer att bryta och bilda kemiska bindningar för att producera nya kombinationer och nya ämnen.
användning av katalysatorer leder till snabbare, mer energieffektiva kemiska reaktioner. Katalysatorer har också en nyckelegenskap som kallas selektivitet, genom vilken de kan rikta en reaktion för att öka mängden önskad produkt och minska mängden oönskade biprodukter. De kan producera helt nya material med helt nya potentiella användningsområden.
under de senaste decennierna har forskare utvecklat alltmer specialiserade katalysatorer för väsentliga verkliga applikationer. I synnerhet har kraftfulla katalysatorer förvandlat den kemiska industrin. Dessa framsteg har lett till biologiskt nedbrytbar plast, nya läkemedel och miljömässigt säkrare bränslen och gödningsmedel.
DOE Office of Science: Bidrag till Katalysatorforskning
Institutionen för energi (Doe) Office of Science Basic Energy Sciences program stöder aktivt grundforskning om katalysatorer. DOE fokuserar på design av nya katalysatorer och på användningen av katalysatorer för att kontrollera kemiska omvandlingar på molekylära och submolekylära nivåer. DOE-forskning betonar att förstå dessa reaktioner och hur man gör dem mer effektiva och riktade. Does övergripande mål är att utveckla nya koncept inom katalys och nya katalysatorer för att hjälpa industrin att producera bränslen och kemikalier från fossila och förnybara råvaror mer effektivt och hållbart. Denna forskning hjälper till att främja solbränslen, som är bränsleföretag som använder solen och vanliga kemikalier som koldioxid och kväve. Denna forskning skapar också avancerade metoder för att omvandla kasserad plast till nya produkter.
Snabbfakta
- människor har använt katalysatorer i tusentals år. Till exempel innehåller jäst som vi använder för att göra bröd enzymer, som är naturliga katalysatorer som hjälper till att omvandla mjöl till bröd.
- Nobelpriset i kemi 2005 tilldelades tre forskare (Yves Chauvin, Robert H. Grubbs och Richard R. Schrock) för deras arbete med metateskatalysatorer. Drs Grubbs och Schrock finansierades delvis av DOE för deras Nobelprisforskning. Dr. Schrock fortsätter att finansieras av DOE.
- 2018 års Nobelpris i kemi tilldelades Frances H. Arnold för sitt banbrytande arbete för att styra utvecklingen av enzymer för applikationer som förnybara bränslen som är miljövänliga. Hon finansieras delvis av DOE.
- besök Argonne National Lab för sju saker du kanske inte vet om katalys.
resurser
- DOE Office of Science BES program
- lär dig om does forskningsanvisningar för kemiska katalysatorer.
- rapport: grundläggande forskningsbehov för katalys vetenskap
- hur katalysatorer omvandlar den kemiska industrin, solbränslen och polymer upcycling.
- Science highlight: katalys ser ljuset