Российские ученые предложили новый способ синтеза высокоактивных металлоуглеродных катализаторов. Для этого они погрузили металлические наночастицы в графитоподобный сверхчистый углерод. Предложенный способ синтеза универсален, доступен и легко управляем. Кроме того, полученные катализаторы могут работать несколько циклов подряд. Статья опубликована в журнале Journal of Catalysis.
Использование металлов в качестве катализаторов осложняется их ценой, так как они часто распыляются по поверхности углерода. При этом важно, чтобы оба компонента были очень чистыми. Кроме того, металл должен крепко держаться на поверхности, чтобы не смываться при первом же воздействии.
Ученые из Санкт-Петербургского государственного университета, Института органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН и Центра новых химических технологий ИК СО РАН предложили оригинальный метод синтеза катализаторов на основе наночастиц металла на углероде. Авторы смешали карбид кальция с различными солями металлов и нагрели в потоке хлора. При таком воздействии соли металлов восстановились до чистых металлов, а карбид кальция разложился до высокочистого углерода. Частицы металлов «проплавили» углерод и частично погрузились в него: получились своего рода металлические айсберги в углеродном море. Более того, тонкая углеродная пленка покрывала металлические верхушки, прочно удерживая металл и не давая ему покинуть поверхность. Такие системы оказались устойчивы к вымыванию, поэтому они могут служить множество циклов.
Однако оставался вопрос: как такая система будет работать, если активный металл покрыт слоем неактивного углерода? Чтобы ответить на него, ученые при низких температурах обработали пленки молекулами азота, которые застревали в порах углеродного слоя. О количестве пор можно было судить по количеству поглощенных молекул азота и условиям процесса. Таким образом, тонкий слой углерода не был сплошным, а активные частицы могли свободно проникать в реагент через поры. Новые катализаторы по своим характеристикам не уступают коммерческим, при этом работают намного дольше, не теряя своей активности.
«Метод является универсальным: получены палладий, платина, золото, серебро, медь и многие другие металлы на углероде и даже их сплавы», — отметил руководитель проекта по гранту РНФ Константин Родыгин.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
