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据ScienceDaily (科学日报)2012年6月7日报道,英国伦敦大学学院(University College London,简称UCL)的化学家已经发现了火焰的新属性,使在火焰中控制固体表面的反应成为可能,同时也打开了一个化学创新的新领域。这项研究成果发表在德国《应用化学》杂志(Atif Elahi, Toks Fowowe, Daren J. Caruana. Dynamic Electrochemistry in Flame Plasma Electrolyte. Angewandte Chemie, 2012; DOI: 10.1002/ange.201200226),而且该研究的作者发现,他们先前对火焰与固体表面相互作用的理解是错误的。他们首次证明,这种火焰与固体表面的相互作用是一种特定类型化学,即被称为氧化还原化学,能准确地在固体表面进行控制。对于未来技术而言,此发现具有广泛的影响。例如空气中化学物质的检测以及开发我们对于闪电化学的理解。它也打开了使氮氧化物和二氧化碳温室气体减排管理的可能。
研究结果表明,根据火焰的化学构成,科学家可以记录一个独特的电子指纹。该指纹是一种固体传导表面特定化学物质行为的后果,此表面的电子在一个非常精确的电压条件下可以交换。来自UCL化学系的Daren Caruana博士认为,各种火焰完全可以模仿,使人们构造出高效燃烧器和内燃机。但是火焰中存在的带电离子和电子,给了他们一个独特的电属性。
Caruana博士补充说:“考虑到气态等离子火焰作为一种电解质,我们证明,在固-气界面有可能控制氧化还原反应”。该团队开发了一种电极体系可以用于探测火焰的化学构成。通过对火焰添加化学物种,他们能够在特定的电压下,得到不同的电流信号,给出一个独特的电化学指纹,被称之为伏安图(voltammogram)。氧化钨、氧化钼和氧化钒3种不同金属氧化物的伏安图都是独一无二的。而且,该小组的研究亦显示,电流信号的大小取决于火焰中氧化物的数量多少。虽然这种现象在液体中是时空见惯的,但是在气相却是首次显示。UCL化学家已经表明, 固-气反应与其在液相的等价反应之间存在着巨大差异。新的氧化还原化学反应的前景将使新技术的应用于电沉积、电分析和电解等,这将产生重大的经济和环境效益。研究人员同时认为,神秘的火焰属性一直使人们感到迷惑不解,难以想象,关于火和火焰的研究仍然存在一些非常重要的技术问题和科学问题需要深究。
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GMT+8, 2024-12-25 01:36
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