Нагретите частици променят формата си и стават силно активни каталитично

Изследователски екип на Северозападния университет разработи нов метод за получаване на изключително желани катализатори от метални наночастици, които могат да доведат до по-добри горивни клетки, наред с други приложения. Изследователите също откриха, че методът може да поеме отработени катализатори и да ги рециклира в активни катализатори.

камъни

Изработени предимно от благородни метали, тези желани катализатори са оформени като скъпоценни камъни. Всяка частица има 24 различни лица, които представят атоми на повърхността по начини, които ги правят по-каталитично активни от тези, които се предлагат в търговската мрежа.

Методологията взема основни метални предшественици и, използвайки топлина и стабилизиращи микроелементи, бързо трансформира формата им в структури, които са силно активни каталитично. Търговските продукти като горивни клетки - важни източници на чиста енергия - разчитат на такива катализатори.

Методът е общ; изследването показва, че работи с пет монометални наночастици и библиотека от биметални наночастици, обхващащи седем различни метала, включително платина, кобалт и никел.

„Много от тези благородни метали са отговорни за катализирането на някои от най-важните химически трансформации, използвани в химическата промишленост, производството на петрол и горивни клетки“, каза Чад А. Миркин, професор по химия на Джордж Б. Ратман в колежа по изкуства Вайнберг и Науки, които са ръководили изследването.

"Ние не само можем да подготвим търговски желани катализатори, но можем да рециклираме използваните катализатори на горивни клетки в най-активните форми. Катализаторите бавно се разграждат с течение на времето и се променят, така че фактът, че можем да възстановим и активираме тези катализатори, направени от скъпи материали, е изключително ценен ", Каза Миркин.

Изследването, което включва както симулации, така и експерименти, ще бъде публикувано на 13 септември в списание Science.

Новите катализатори се наричат ​​фасетни наночастични катализатори - оптимална форма за ускоряване на химичните реакции. Екипът на Миркин установи, че техните платинени катализатори са 20 пъти по-бързи от търговската форма с нисък индекс за реакцията на електроокисляване на мравчена киселина (въз основа на съдържанието на платина).

„Платината във фасетна форма с висок индекс е различна и по-добра, отколкото е в други форми на наночастици“, каза Крис Уолвъртън, съавтор на изследването и професор по материалознание и инженерство Джеръм Б. Коен в Northwestern's McCormick School of Инженерство.

"Всичко е свързано с химията", добави Миркин, който също е директор на Международния институт за нанотехнологии в Северозапад.

Мултидисциплинарният екип на Миркин включва още Винаяк Дравид, професор по материалознание и инженеринг на Ейбрахам Харис в McCormick.

Според Американския съвет по химия катализата допринася за над 35% от световния брутен вътрешен продукт. Новите катализатори могат да бъдат направени масово и без използването на лиганди, което може да наруши каталитичната активност. Процесът, който може както да създаде нови катализатори, така и да рециклира отработени катализатори, е бърз и мащабируем.

Миркин каза, че технологията може да не е далеч от комерсиалната употреба. „Този ​​тип технология е готова да бъде разширена и широко използвана в общността на катализата,“ каза той.