Американские исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли и Национальной ускорительной лаборатории SLAC выявили основные механизмы, которые ограничивают эффективность медных катализаторов, составляющих центральный компонент в системах искусственного фотосинтеза. Исследование было опубликовано в Journal of the American Chemical Society (JACS).
Команда впервые применила современные рентгенографические методы для наблюдения за изменениями, происходящими с наночастицами меди в процессе электрохимического восстановления углекислого газа (CO2).
С использованием техники малоуглового рентгеновского рассеяния (SAXS) было выявлено наличие двух конкурирующих механизмов деградации:
- Миграция и коалесценция частиц
- Созревание Оствальда, что подразумевает растворение более мелких частиц и их осаждение на более крупных
Соавтор исследования Уолтер Дрисделл отметил, что на протяжении первых 12 минут наблюдается доминирование процесса миграции, после чего активируется механизм созревания Оствальда.
Результаты этой работы открывают новые перспективы для создания более стабильных каталитических систем. Исследователи уже готовятся к тестированию защитных покрытий и легирующих методов, которые могут значительно продлить срок службы катализаторов, используемых для преобразования углекислого газа в жидкое топливо через искусственный фотосинтез.