;
Наука 6 июня 2022

Дешевый катализатор из жидкой платины оказался в 1 000 раз эффективнее аналога

Далее

Австралийские ученые создали катализатор, который использует следовые количества платины, но работает эффективнее дорогих аналогов. Исследование опубликовано в журнале Nature Chemistry.

Платина — один из самых эффективных катализаторов химических реакций. Но его промышленное использование затруднено из-за высокой стоимости металла и больших энергозатрат на работу платиновых систем. Австралийские химики нашли способ использовать крошечные количества платины для создания мощных реакций без дорогостоящих затрат на энергию.

В своей работе исследователи соединили платину с жидким галлием, температура плавления которого составляет всего 29,8 °C. Платина, которая при нормальных условиях плавится при температуре, превышающей 1 700 °C, растворяется в жидком галлии. При этом, как отмечают исследователи, термическая обработка требуется только на начальной стадии, когда платина растворяется в галлии для создания каталитической системы. 

Шарики платины в жидком галлии. Фото: Arifur Rahim, UNSW Sydney

Химики объясняют, что при использовании классических катализаторов на основе платины в химической промышленности нужно поддерживать высокую температуру для плавления металла. Для новой разработки достаточно нагреть систему галлия и платины до температуры около 300 °C в течение одного или двух часов при создании катализатора. 

Существуют альтернативные твердотельные каталитические системы на основе углерода, которым не требуются сверхвысокие температуры. Однако доля платины в них должна достигать 10%. А для эффективной работы новой системы, по словам разработчиков, достаточно 0,01% драгоценного металла. 

При этом в процессе эксперимента исследователи обнаружили, что жидкий катализатор оказался в 1 000 раз эффективнее твердотельного. Оказалось, что в жидкой системе при комнатной температуре не образуется твердая платина. Атомы драгоценного металла распределяются внутри жидкого галлия.

Платина на самом деле находится немного ниже поверхности и активирует атомы галлия вокруг нее. Таким образом, волшебство происходит с галлием под влиянием платины.

Эндрю Кристоферсон, соавтор работы из Мельбурнского королевского технологического института

Химики говорят, что за счет стоимости и высокой эффективности новый катализатор способен совершить революцию в промышленном производстве. Например, он пригодится в синтезе аммиака при производстве удобрений и создании экологически чистых топливных элементов. Кроме того, расширяя новый метод создания катализаторов, можно получить более тысячи возможных комбинаций элементов для тысяч различных реакций.


Читать далее

Китайский ИИ предсказывает курс гиперзвуковых ракет. Ответный удар будет с опережением

Эволюционисты объявили о прорыве: они поняли, как могла зародиться жизнь на Земле

Ученые рассказали, что убивало галактики в ранней Вселенной