Международная группа ученых с помощью рентгеновского излучения показала, как происходит разрыв связи между углеродом и водородом в органических соединениях в присутствии катализатора. Это поможет в разработке более эффективных катализаторов, с помощью которых можно будет перерабатывать метан и другие алканы. Исследование опубликовано в журнале Science.
Метан — это один из наиболее распространенных парниковых газов. Он попадает в атмосферу из-за разведения сельскохозяйственных животных, таяния многолетней мерзлоты и других процессов. Сейчас ученые заинтересованы в том, чтобы научиться перерабатывать метан и другие алканы в более безопасные и полезные вещества. Однако для этого нужно разрушить связь «углерод — водород», которая является одной из наиболее прочных в природе. 40 лет назад были обнаружены катализаторы, которые позволяют облегчить эту задачу. Для активации такого катализатора нужно всего лишь осветить его короткой вспышкой света, и тогда он способен разорвать связь между углеродом и водородом. Тем не менее не было понятно, как именно это происходит.
Международная группа ученых провела два эксперимента, чтобы понять, как происходит обмен электронами при разрыве C–H связи в октане в присутствии катализатора на основе родия. Для этого они использовали два мощнейших источника рентгеновского излучения в Швейцарии: рентгеновский лазер SwissFEL и рентгеновский синхротрон Swiss Light Source. Далее ученые смогли проследить за тем, как разворачивается реакция. Измерения показали, что под действием света катализатор активируется за 400 фемтосекунд, а связь C–H окончательно разрушается через 14 наносекунд. Также ученые смогли увидеть, как именно происходит разрушение связи C–H.
Новое исследование помогло понять механизм работы катализатора спустя 40 лет после его открытия. Это поможет разработать более эффективные катализаторы, с помощью которых можно будет перерабатывать метан и другие алканы в полезные вещества.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
