Дорогие читатели, Нашему шестнадцатилетнему, волонтёрскому и некоммерческому проекту для создания новой, современной версии N-N-N.ru, очень нужно посоветоваться касательно платформы нашего сайта – SYMFONY & DRUPAL 8. Платформа не простая, но обещаем – мы не займём много времени, просто нужна консультационная поддержка квалифицированного разраба. Если вы можете помочь, то связаться с нами можно на страницах Facebook.com здесь и здесь.

Химики выяснили причину активности золотых нанокатализаторов в воде

Ученые из Рурского университета в Бохуме нашли объяснение того, почему нанокатализаторы из наночастиц золота, диспергированных на оксидах металлов, проявляют высокую каталитическую активность в водном растворе. Статья об открытии опубликована в журнале ACS Catalysis.

В большинстве промышленных процессов для окисления используются такие вещества, как хлор или органические пероксиды. В результате их применения создаются токсичные или бесполезные побочные продукты. Более экологично использовать атомарный кислород, который образуется при расщеплении молекулы O2. Создать такой окислительный агент способна, например, система золото/оксид титана (Au/TiO2).

Такие нанокатализаторы могут ускорять реакцию селективного окисления молекулярного водорода, монооксида углерода и особенно спиртов. Главной в этом процессе является реакция диссоциации молекулы кислорода, для начала которой обычно нужно преодолеть высокий энергетический барьер. Однако до сих пор было неизвестно, какую роль в этом процессе играют молекулы воды, ведь такие реакции протекают в водных растворах.

Ранее ученые уже показали, что молекулы воды активно участвуют в реакции окисления: они обеспечивают ступенчатый перенос заряда, который приводит к диссоциации кислорода в водной фазе. Теперь эта же команда исследователей показала, что сольватация нанокатализаторов молекулами воды облегчает активацию молекулярного кислорода на поверхности частиц.

Фактически молекулы воды помогают уменьшить энергетический барьер для диссоциации O2. Исследователи подсчитали, что растворитель снижает затраты энергии на 25% по сравнению с газовой фазой.

В своей работе химики использовали моделирование молекулярной динамики с помощью метода ad initio. Этот тип методов полностью теоретический и основан только на законах квантовой механики, не включая эмпирических данных. С помощью моделирования исследователи построили модель наночастицы катализатора с 80 окружающими его молекулами воды. В предыдущих работах химики не получали подобных результатов, так как не учитывали сложность возникающих в результате сольватации структур и прибегали к упрощениям.

Ученые смоделировали экспериментальные условия с высокой температурой и давлением для получения профиля свободной энергии O2 как в жидкой, так и в газовой фазе. В результате авторы смогли выяснить, почему сольватация так влияет на каталитическую активность.

Оказалось, что молекулы воды индуцируют увеличение заряда молекулы кислорода по сравнению с той, что находится на «голой» поверхности катализатора. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению энергетических затрат на диссоциацию.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4 (1 vote)
Источник(и):

Индикатор