Австралийские ученые использовали небольшие количества жидкой платины для создания дешевых и высокоэффективных катализаторов химических реакций при низких температурах. Результаты исследования позволят сократить выбросы углекислого газа в различных отраслях промышленности и значительно снизить затраты на производство. Статья опубликована в журнале Nature Chemistry.
Платина крайне эффективна в качестве катализатора, но из-за высокой цены не используется в промышленных масштабах. Обычно температура ее плавления составляет 1700 °C. А если использовать твердую платину в каталитической системе на основе углерода, то ее содержание должно быть около 10%. Это дорого и крайне сложно реализовать в коммерческих масштабах.
Теперь ученые из Университета Нового Южного Уэльса и Мельбурнского королевского технологического университета нашли способ использовать небольшие количества платины для проведения химических реакций без больших затрат на энергию. Для этого исследователи объединили платину с жидким галлием, температура плавления которого составляет всего 29,8 °C. При добавлении галлия платина становится растворимой.
При этом повышение температуры до 300 °C требуется только на начальной стадии, когда платина растворяется в галлии. Эта стадия длится всего 1–2 часа. Для создания эффективного катализатора соотношение платины к галлию составляет менее 0,0001. Получившаяся система оказалась в 1000 раз более эффективной, чем ее конкурент с твердой платиной в составе. Кроме того, система на жидкой основе более надежна. Твердотельные каталитические системы со временем забиваются и перестают работать. Жидкостный механизм постоянно обновляется, регулируя свою эффективность в течение длительного периода времени.
«В 2011 году ученые смогли миниатюризировать каталитические системы до атомарного уровня активных металлов. Чтобы отделить атомы друг от друга, в обычных системах для их стабилизации требуются твердые матрицы. Я подумал, почему бы не использовать вместо этого жидкую матрицу и посмотреть, что получится, — говорит ведущий автор исследования Арифур Рахим. — Каталитические атомы, закрепленные на твердой матрице, неподвижны. Мы добавили подвижности каталитическим атомам при низкой температуре, используя жидкую галлиевую матрицу».
В новой системе платина никогда не становится твердой. Моделирование показало, что два атома этого металла никогда не вступали в контакт друг с другом, их всегда разделяли атомы галлия. При этом именно галлий под влиянием атомов платины выступает в роли катализатора.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
