Исследователи сообщают о новом подходе к биметаллическому катализу для увеличения скорости процесса
Исследователи нашли способ увеличить скорость реакции биметаллического катализа при помещении наночастиц золота и палладия на проводящую подложку. Данный способ может обеспечить более быстрый и эффективный способ к экологически чистому производству биохимических веществ и топлива. Катализаторы, которые ускоряют и повышают эффективность химических реакций, используются в производстве самых разных химических веществ. Это удобрения, бензин, продукты питания и т. п.
Проблема в том, что многие из этих каталитических процессов требуют огромного количества энергии (часто в виде тепла). Кроме того, они производят вредные побочные продукты. Большая часть этих продуктов производится из ископаемого топлива. Поэтому исследовательская группа из Университета Лихай в США и Университета Кардиффа в Великобритании занялась разработкой метода биметаллического катализа с использованием наночастиц золота и палладия на проводящей основе. Это может обеспечить новые выпуска для более экологичного производства возобновляемого биотоплива и химикатов.
Результаты проведённой работы описываются в статье под названием «Разделение Au-Pd усиливает биметаллический катализ окисления спирта». Она не так давно было опубликована в журнале Nature. Авторы из Университета Лихай: Стивен Макинтош и Кристофер Кили. Авторы из Университета Кардиффа: Грэм Дж. Хатчингс.
Золото и палладий являются одними из наиболее перспективных элементов, которые используется в катализаторах для преобразования молекул биопродуктов в полезные химические вещества. Особенность здесь в том что, каждый элемент является активным для разных этапов реакции в процессе обновления, говорит Стивен Макинтош. Получается, что золото активно в отношении дегидрирования спирта, но не активно в отношении восстановления кислорода. А палладий наоборот. По словам учёных, эти элементы часто объединяют в отдельные частицы, чтобы создать «компромиссный» катализатор.
Макинтош с коллегами обнаружили неожиданное повышение активности биметаллического катализатора при использовании этих двух элементов. Как говорят учёные, частицы каждого элемента «разговаривают» друг с другом посредством переноса электронов через проводящую подложку. Они продемонстрировали, как можно путем разделения компонентов золота и палладия в биметаллических катализаторах на углеродном носителе добиться почти удвоенной скорости реакции по сравнению со скоростью, достигнутой с соответствующим катализатором на основе сплава.
Макинтош сказал, что результатом их действий было резкое увеличение скорости. Она получилась выше скорости каждой реакции в отдельности. Исследователи объясняют это помещением двух разных типов частиц на проводящую подложку. Им потребовалось масса разных исследований и проверок, пока они не сделали выводы, представленные в своей статье.
В ходе проведенной работы исследователи объединили электрокатализ и термический катализ для понимания и разработки новых каталитических систем. Как говорит Макинтош, в результате такого гибридного подхода они не могли понять, где частицы расположены в материалах подложки. Но они смогли применить электрохимические методы, чтобы продемонстрировать механизм и движущие силы этого процесса.
Данное открытие может открыть путь к разработке и пониманию аналогичных биметаллических каталитических систем для широкого круга реакций, считают учёные. Макинтош считает, что новая методика может изменить представление экспертов о разработке и создании этих катализаторов для многих процессов. В данном случае она пригодится для экологически чистого производства химикатов и топлива из биологического происхождения.
(голосов: 1, в среднем: 5,00 из 5)
Загрузка...
