Окремі атоми платини перетворили на промисловий каталізатор

Група американських вчених з Унівеситету Тафтса і Національної лабораторії Ок-Рідж розробила новий платиново-мідний каталізатор гідрування непредельних вуглеводнів, що являє собою окремі атоми платини на мідній підкладці. Отримані каталізатори мають високу активність і низьку собівартість. Дослідження опубліковано в.

Каталізатор був отриманий в ході багатостадійного синтезу. Спершу дослідники відновленням боргідридом з нітрату синтезували на поверхні оксиду алюмінію наночастинки міді, а потім помістили отримані зразки в атмосферу водню при 250 ° С (для того, щоб переконатися, що вся мідь знаходиться у відновленому стані), і на останньому етапі використовували метод гальванічного заміщення для введення малих кількостей платини в наночастинки.

Синтезовані зразки вчені вивчили методом скануючої тунельної мікроскопії і виявили, що отримані частинки являють собою наночастинки міді, на яких розташовані ізольовані одиночні атоми платини. Автори досліджували процес дисоціації водню на каталізаторі і з'ясували, що навіть при температурі 85 Кельвін атоми платини здатні розділяти молекули водню, завдяки чому частинки здатні ефективно каталізувати реакції гідрування.

Далі вченим належало з'ясувати, гідрування якої саме речовини каталізатор здатний ефективно прискорювати. Вони визначили, що найбільш ефективно і селективно каталізатор виконує свою роль в ході реакції відновлення бутадієна до бутену. Випробування каталізатора в промислових умовах (високі температура і тиск) показали стабільну роботу без деградації протягом тривалого часу.

Бутадієн виходить в результаті каталітичного крекінгу і часто є забруднювачем в пропені, що використовується для отримання поліпропілену (полімеру, що використовується для виготовлення пакувальних плівок, труб і навіть пластикових стаканчиків). Зараз для видалення бутадієна з суміші його піддають каталітичному гідруванню на палладієво-срібному каталізаторі.

За словами авторів, зазвичай розробка каталізатора відбувається методом проб і помилок. Дане дослідження являє собою результат семирічної спільної роботи різних груп вчених, в результаті якої команда розробила фундаментальний підхід до розробки нових каталізаторів. Озброєні цими знаннями автори розраховують створити безліч різних одноатомних каталізаторів на оксидних і вуглецевих поверхнях.