伯克利实验室化学科学部的研究人员兼LiSA的首席研究员Walter Drisdell表示：“我们的方法使我们能够探索纳米级尺寸分布如何随运行条件变化，并确定两种不同的机制，然后我们可以利用这些机制来指导我们稳定这些系统并保护它们免受降解的努力。”
在美国进行的一项突破性研究中，劳伦斯伯克利国家实验室（伯克利实验室）和SLAC国家加速器实验室的研究人员揭示了限制铜催化剂性能的基本机制。这些催化剂是人工光合作用的关键组成部分，人工光合作用是将二氧化碳和水转化为有价值的燃料和化学品的过程。
该研究结果发表在《美国化学会杂志》上，为催化剂降解提供了前所未有的见解，这一挑战困扰了科学家数十年。
利用先进的X射线技术，该团队直接观察了铜纳米颗粒在催化过程中如何变化。他们应用小角度X射线散射（SAXS）来深入了解催化剂的降解情况。这使他们能够识别并观察到两种竞争机制，这些机制将铜纳米颗粒推向CO电化学还原反应（CORR）催化剂降解的边缘：颗粒迁移和聚结（PMC）以及奥斯特瓦尔德熟化。
研究人员发现，在CORR反应的最初12分钟内，PMC过程占主导地位，随后是奥斯特瓦尔德熟化。较低的电压会触发PMC过程的迁移和聚集，而较大的电压会加速反应，从而增加奥斯特瓦尔德熟化的溶解和再沉积过程。
这些发现提出了各种保护催化剂的缓解策略。这些策略包括改进支撑材料以限制PMC，或采用合金化策略和物理涂层来减缓溶解并减少奥斯特瓦尔德熟化。未来的研究将侧重于测试不同的保护方案，并设计催化涂层以引导CORR反应产生特定的燃料和化学品。