Ученые ФИЦ «Институт катализа СО РАН» выявили парадоксальный эффект окислительных обработок на термическую стабильность субнаночастиц платины. Они показали возможность целенаправленного изменения размера, структуры и свойств этих уникальных объектов.
Это поможет в оптимизации промышленных процессов, которые проводят на ультрадисперсных металлических катализаторах, сообщили в ИК СО РАН.
Если частица металла состоит всего из нескольких единиц или нескольких десятков атомов, она приобретает особые свойства и может кардинально отличаться от обычных наночастиц. Такие субнанокластеры вызывают интерес у ученых и применяются на практике в различных областях — от микроэлектроники до катализа. Все современное производство высокооктанового бензина базируется на катализаторах, в которых нанокластеры платины закреплены на поверхности хлорированного оксида алюминия, пояснили в институте.
«Хорошо известно, что кластеры платины в таких катализаторах проявляют высокую устойчивость к спеканию при термических обработках в восстановительных и инертных средах, а под действием кислорода и высокой температуры легко распадаются на отдельные атомы. Мы впервые показали, что кислород может играть двоякую роль, и, в зависимости от условий окислительных обработок, происходит как диспергирование нанокластеров на отдельные атомы, так и их укрупнение. Последнее сопровождается сильным изменением структуры кластера и реакционной способности адсорбированных частиц», — рассказал ведущий научный сотрудник отдела материаловедения и функциональных материалов Александр Лисицын.
По словам соавтора работы, ведущего научного сотрудника отдела исследования катализаторов Евгения Герасимова, проведенная работа позволила получить данные для управления состоянием активного компонента.
«Самое интересное, что мы научились управлять состояниями атомов и частиц. Зная исходное состояние, мы можем привести систему в любое другое, которое нам требуется, а затем вновь вернуться к исходному. Также известно, что в различных каталитических реакциях есть размерные эффекты — соответственно, мы можем установить нужную скорость реакции при знании размеров частиц. Здесь есть перспективы для дальнейшего практического применения. И, что важно, мы определили действующие факторы и условия, при которых можно контролировать переход от крупных частиц в кластеры, одиночные атомы и т. д.», — отметил ученый.
Это поможет в оптимизации промышленных процессов, которые проводят на ультрадисперсных металлических катализаторах, сообщили в ИК СО РАН.
Если частица металла состоит всего из нескольких единиц или нескольких десятков атомов, она приобретает особые свойства и может кардинально отличаться от обычных наночастиц. Такие субнанокластеры вызывают интерес у ученых и применяются на практике в различных областях — от микроэлектроники до катализа. Все современное производство высокооктанового бензина базируется на катализаторах, в которых нанокластеры платины закреплены на поверхности хлорированного оксида алюминия, пояснили в институте.
«Хорошо известно, что кластеры платины в таких катализаторах проявляют высокую устойчивость к спеканию при термических обработках в восстановительных и инертных средах, а под действием кислорода и высокой температуры легко распадаются на отдельные атомы. Мы впервые показали, что кислород может играть двоякую роль, и, в зависимости от условий окислительных обработок, происходит как диспергирование нанокластеров на отдельные атомы, так и их укрупнение. Последнее сопровождается сильным изменением структуры кластера и реакционной способности адсорбированных частиц», — рассказал ведущий научный сотрудник отдела материаловедения и функциональных материалов Александр Лисицын.
По словам соавтора работы, ведущего научного сотрудника отдела исследования катализаторов Евгения Герасимова, проведенная работа позволила получить данные для управления состоянием активного компонента.
«Самое интересное, что мы научились управлять состояниями атомов и частиц. Зная исходное состояние, мы можем привести систему в любое другое, которое нам требуется, а затем вновь вернуться к исходному. Также известно, что в различных каталитических реакциях есть размерные эффекты — соответственно, мы можем установить нужную скорость реакции при знании размеров частиц. Здесь есть перспективы для дальнейшего практического применения. И, что важно, мы определили действующие факторы и условия, при которых можно контролировать переход от крупных частиц в кластеры, одиночные атомы и т. д.», — отметил ученый.
Подробнее об исследовании можно узнать в статье, опубликованной в Journal of Catalysis.
