Химики сделали катализатор горения метана из десяти металлов
Американские ученые предложили новую методику для получения наночастиц катализатора, которые содержат одновременно до десяти различных металлов. С помощью полученных мультиметаллических наночастиц можно добиться полной конверсии горения метана при 400 градусах Цельсия, а эффективность катализатора остается неизменной в течение ста часов. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Catalysis.
Промышленные химические процессы невозможны без катализаторов — химических веществ, которые ускоряют нужную реакцию, но не расходуются в ней. Последнее время внимание ученых привлекают катализаторы на основе наночастиц, которые имеют большую удельную площадь поверхности, к тому же после проведения реакции их легко регенерировать и использовать заново. Недавние исследования показали, что такие катализаторы можно сделать еще более эффективными, если соединить в их составе несколько металлов. Это позволяет усилить каталитическое действие за счет реализации нескольких механизмов одновременно, кроме того, благодаря высокой поверхностной энтропии, частицы оказываются более стабильными при повышенных температурах.
Однако получить мультиметаллические наночастицы не так просто. Если использовать методы «мягкой» химии (соосаждение или гидротермальный синтез), вместо гомогенных наночастиц образуется смесь наночастиц соединений отдельных металлов. Использование более жестких методов, таких как высокотемпературное спекание, не позволяет получить наночастицы небольшого размера. Кроме того, проведение синтеза в жестких условиях увеличивает стоимость будущих катализаторов. Дополнительные сложности возникают при попытке соединить в наночастицах металлы с разными потенциалами ионизации — например, легко окисляемые и благородные металлы. Пока что ученым удавалось получить наночастицы, содержащие не более пяти металлов одновременно.