Платина и карбид молибдена помогли получить водород при 40 градусах Цельсия
Китайские химики разработали новый материал для катализа реакции получения водорода из воды и угарного газа. Катализатор состоит из карбида молибдена, на поверхности которого расположены одиночные атомы платины, и с его помощью можно получать водород при температуре всего сорок градусов Цельсия. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Реакция водяного пара c монооксидом углерода (CO + H2O = CO2 + H2) — промышленно важный процесс получения чистого водорода. Чтобы увеличить выход водорода, используют различные катализаторы, и ученые постоянно в поиске оптимального варианта. Хорошую эффективность демонстрируют катализаторы из наночастиц благородных металлов, нанесенных на оксидную или карбидную матрицу, но у ученых до недавнего времени не было единого мнения о том, как они работают. Одни эксперименты показывали, что главную роль в катализе играют одиночные атомы благородных металлов на поверхности катализатора, другие — что эффективнее работают включения из нескольких расположенных рядом атомов, третьи — что ключевым фактором является концентрация включений, а количество атомов в них не играет особой роли.
Разобраться в этом вопросе и получить катализатор с недостижимой ранее эффективностью сумели китайские химики под руководством Дина Ма (Ding Ma) из Пекинского университета, У Чжоу (Wu Zhou) из Университета Китайской академии наук и Чуаня Ши (Chuan Shi) из Далянского технологического университета. Их новый катализатор состоит из частиц карбида молибдена с добавками платины, в нем одновременно содержатся и изолированные атомы платины Pt1 и кластеры из нескольких атомов платины Ptn.
Чтобы получить катализатор, сначала ученые синтезировали карбид молибдена МоС, нагрев оксид молибдена в атмосфере метана и водорода. После этого на поверхность нанесли платину: порошок MoC обрабатывали потоком смеси азота водорода, затем смешивали с водным раствором H2PtCl6 и медленно нагревали до 490 градусов Цельсия в атмосфере водорода. Варьируя концентрацию H2PtCl6, авторы получали композиты Pt-MoC с разным количеством платины на поверхности: всего было получено три серии образцов с содержанием платины от 0,2, 2 и 8 процентов.