МОСКВА, 19 января. /ТАСС/. Российские исследователи обнаружили, что нанокатализаторы на базе платины и более дешевых металлов можно сделать более эффективными, если особым образом изменить состав и структуру ядра наночастицы и сделать покрывающий его слой платины максимально тонким. Это позволит повысить КПД и уменьшить расход драгоценного металла, сообщила пресс-служба "Сколтеха" (входит в группу ВЭБ.РФ).
"Наше исследование показывает, что ядро наночастицы выполняет функцию активного модулятора свойств платиновой оболочки. Посредством варьирования химического состава и кристаллического состояния ядра мы получаем прямой контроль над электронной структурой и реакционной способностью поверхности платины", - пояснил старший научный сотрудник Центра технологий материалов "Сколтеха" Илья Чепкасов, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Как отмечают ученые, катализаторы на базе платины широко используются для ускорения самых разных реакций, в том числе играющих важную роль в производстве водорода и реакциях с его участием. Широкий спрос на подобные ускорители реакций толкает ученых на поиски альтернатив для этого дорогостоящего и редкого металла, а также в сторону создания технологий, позволяющих максимально снижать его расход при производстве катализаторов.
В частности, химики возлагают большие надежды на создание двухслойных наночастиц, чье ядро состоит из более дешевых металлов или их сплавов, а оболочка - из прослойки платины. Ученые из России заинтересовались тем, как структура и химический состав ядра частицы влияют на ее каталитические свойства. Для этого исследователи использовали методы компьютерного моделирования, позволяющие просчитывать взаимодействия атомов на квантовом уровне.
Опираясь на этот подход, российские материаловеды изучили то, как присутствие разных металлов в ядре наночастицы, в том числе серебра, золота, меди и иридия, влияет на каталитические свойства покрывающей его оболочки из платины. Также ученые впервые детально изучили то, как аморфная или кристаллическая структура ядра частицы влияет на характер взаимодействия платины с другими молекулами.
Эти расчеты показали, что особенности состава и структуры ядра наночастиц оказывают неожиданно сильное влияние на электронные свойства платины и структуру ее атомной решетки, что в особенности характерно для очень тонких слоев этого драгоценного металла. Это позволяет гибко "настраивать" катализаторы под решение конкретных задач, что одновременно делает их более эффективными и снижает расход платины, подытожили исследователи.