你或许不知道,一氧化碳还原氧化铁(CO-Fe2O3)是一种既有着广泛应用又最近受到了研究者们极大关注的物质。它们是绝缘体异质结构材料的重要代表之一,是电子学、光学、磁学、热学、表面物理等多种科学的研究对象。那么,一氧化碳还原氧化铁背后又是怎样的奥秘呢?
从物理和化学的角度来看,一氧化碳分子和氧化铁表面的相互作用决定了氧化铁纳米带的电学性质。
在氧化铁表面,具有许多含有铁和氧原子的功能性官能团的分子被发现与一氧化碳分子高度相容。然而,目前对于这种相容性的本质尚存在争议。一些人说,铁和氧在表面上的有序分布意味着一氧化碳分子被氧原子占据的“氧空位”所吸附,提高了反应概率。还有一些人认为,一氧化碳分子与表面上分布的氧原子形成不稳定的键性结合并降低了能垒,从而提高了一个正在发生的电子从一边到另一边的转移事件的可能性。
无论何种解释学说,一氧化碳分子促进了氧化铁纳米带中的电流。行业上最常见的使用应该是作为一种高效的催化剂,从而驱动常见的“弗克反应”,试图使二氧化碳分子和一氢化碳分子形成亲密接触。氧化铁电极已经被证明是很好的催化剂,可以将一氧化碳一步一步转化为对二氧化碳和一氢化碳的氧化还原反应。
虽然一氧化碳还原氧化铁的工业应用已经被大量使用,但是这种物质的源头研究和普通人所能理解的效果却是不大一样。科学家们对这种物质的研究将会为我们带来更多奇妙的想象。