Разработана универсальная платформа для создания одноатомных катализаторов

МОСКВА, 3 декабря. /ТАСС/. Японские и европейские химики создали набор органических соединений, который позволяет создавать произвольные одноатомные катализаторы на базе редких и дорогостоящих металлов. Эта разработка позволит значительно удешевить и повысить эффективность подобных ускорителей реакций, сообщила пресс-служба японского Окинавского института науки и технологий (OIST).

"Наш подход открывает дорогу для создания произвольных катализаторов, не уступающих по уровню эффективности ферментам. Это возможно благодаря созданию метода, который позволяет изолировать отдельные атомы металла между цепочками очень стабильных полимерных молекул. Эти катализаторы работают даже при комнатной температуре и наш подход совместим с широким набором реагентов", - заявил научный сотрудник OIST Марко ди Джованнантонио, чьи слова приводит пресс-служба института.

Как отмечает исследователь, для достижения максимальной КПД работы катализатора нужно, чтобы каждый его атом был доступен для реагентов. Этого нельзя добиться для твердотельных катализаторов или даже нанокатализаторов, так как часть их атомов будет "спрятана" внутри их толщи. В отличие от человека, природа давно решила эту проблему, научившись "упаковывать" отдельные атомы металлов или их скопления внутри специально подобранных сред.

Японские и европейские химики сделали большой шаг к воспроизведению данного изобретения природы, что стало возможным благодаря созданию особого полимерного покрытия, состоящего из повторяющихся блоков ароматических углеводородов. Эти блоки устроены таким образом, что внутри них присутствует особая зона, куда могут встраиваться одиночные атомы кобальта и других металлов, используемых в качестве основы для катализаторов.

Созданный учеными полимерный материал позволяет покрывать плоские поверхности "рядами" из атомов металлов, расположенными на строго определенном расстоянии друг от друга. Благодаря этому они не взаимодействуют друг с другом и не объединяются в более крупные структуры даже при высоких температурах окружающей среды, которые в прошлом мешали работе уже существующих одноатомных катализаторов.

Для проверки работы этого подхода ученые использовали его для создания катализатора на базе кобальта, способного превращать смесь из угарного газа и водорода в жидкие углеводороды. Эти опыты показали, что катализатор захватил и заставил вступить в реакции около 90% молекул угарного газа и затем полностью высвободил их, что позволяет использовать его очень долгое время без переработки. В перспективе, это позволит создавать очень эффективные, дешевые и долговечные одноатомные катализаторы, подытожили ученые.