Репортаж от Wedoany，Австралийский университет Аделаиды (University of Adelaide) совместно с Университетом Тохоку (Tohoku University), Токийским университетом науки (Tokyo University of Science) и Университетом Вандербильта (Vanderbilt University, США) разработал микроскопический катализатор, состоящий всего из 15 атомов иридия. Его массовая активность в 1,5 раза превышает активность коммерческих иридиевых катализаторов, при этом он демонстрирует превосходную долговечность.
«Зелёный» водород получают путём расщепления воды на водород и кислород с использованием возобновляемой электроэнергии. Реакция выделения кислорода (OER) в этом процессе протекает в сильно кислой и коррозионной среде. Иридий — один из немногих катализаторов, способных выдерживать такие условия, однако его стоимость и ограниченная доступность ставят задачу снижения его использования при максимальном повышении активности. Создание атомарно точных металлических нанокластеров — один из путей уменьшения расхода иридия, но уменьшение металлических частиц до 1 нм увеличивает удельную поверхность и количество активных центров, при этом иридий легко окисляется на воздухе, становясь нестабильным.
Для преодоления нестабильности исследовательская группа разработала метод полиольного восстановления с использованием этиленгликоля и процесс обмена лигандов. Оборачивая ядро из атомов иридия молекулами угарного газа и трифенилфосфина, они получили нанокластеры из 15 атомов иридия, которые остаются высокостабильными и устойчивыми к окислению даже при синтезе на воздухе. Затем исследователи закрепили нанокластеры на углеродной подложке, получив твёрдый катализатор со средним размером частиц 0,9 нм. Тесты показали, что массовая активность этого материала примерно в 1,5 раза выше, чем у традиционных коммерческих иридиевых катализаторов, и он может непрерывно работать более 20 часов без заметного снижения производительности. Дальнейший анализ показал, что сверхминиатюризация частиц иридия изменяет их электронные свойства, делая химические реакции более эффективными.
Представитель Университета Тохоку (Tohoku University) Юити Нэгиси (Yuichi Negishi) отметил, что эти результаты помогут создавать экономически эффективные и высокопроизводительные металлические нанокластеры для решения глобальных энергетических и экологических проблем. Результаты исследования опубликованы в журнале «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
