Репортаж от Wedoany，Исследователи из Университета Аделаиды (University of Adelaide) совместно с Университетом Тохоку (Tohoku University), Токийским университетом науки (Tokyo University of Science) и Университетом Вандербильта (Vanderbilt University) успешно разработали микроскопический катализатор, состоящий всего из 15 атомов иридия. Его массовая активность в 1,5 раза превышает активность коммерческих иридиевых катализаторов, а также демонстрирует превосходную долговечность, что может улучшить производство «зеленого» водорода.
«Зеленый» водород получают путем расщепления воды на водород и кислород с использованием возобновляемой электроэнергии. Реакция выделения кислорода (OER) в этом процессе протекает в сильно кислой и коррозионной среде, и иридий является одним из немногих каталитических материалов, способных выдерживать такие условия. Однако его высокая стоимость и ограниченные ресурсы побуждают исследователей искать способы минимизировать использование редкого металла, одновременно максимизируя его реакционную активность.
Создание атомно-точных металлических нанокластеров — один из путей снижения расхода иридия. Уменьшение металлических частиц до кластеров размером 1 нанометр (нм) увеличивает удельную площадь поверхности и количество активных центров, однако иридий легко окисляется на воздухе, становясь нестабильным. Для решения этой проблемы исследовательская группа разработала метод полиольного восстановления с использованием этиленгликоля в сочетании с процессом лигандного обмена для защиты атомов иридия.
Исследователи инкапсулировали ядро из атомов иридия с помощью молекул угарного газа и трифенилфосфина, получив нанокластеры иридия, состоящие из 15 атомов. Даже при синтезе в полностью открытой атмосфере эти кластеры оставались высокостабильными и устойчивыми к окислению. Затем исследователи закрепили эти нанокластеры на углеродном носителе, получив твердый катализатор со средним размером частиц 0,9 нанометра.
Результаты испытаний показали, что массовая активность нового материала примерно в 1,5 раза выше, чем у традиционных коммерческих иридиевых катализаторов, и он может непрерывно работать более 20 часов без значительного снижения производительности. Дальнейший анализ показал, что сверхминиатюризация частиц иридия изменила их электронные свойства, что позволило химическим реакциям протекать более эффективно.
Представитель Университета Тохоку (Tohoku University) Юити Нэгиси (Yuichi Negishi) отметил, что это открытие может улучшить производство «зеленого» водорода и открыть новые направления для разработки экономически эффективных высокопроизводительных металлических нанокластеров для решения насущных глобальных энергетических и экологических проблем. Результаты исследования опубликованы в журнале Американского химического общества (Journal of the American Chemical Society).
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
