Австралійські вчені створили каталізатор, який використовує слідові кількості платини, але працює ефективніше дорогих аналогів. Дослідження опубліковано в журналі Nature Chemistry.
Платина – один з найефективніших каталізаторів хімічних реакцій. Але її промислове використання утруднено через високу вартість металу і великих енерговитрат на роботу платинових систем. Австралійські хіміки знайшли спосіб використовувати крихітні кількості платини для створення потужних реакцій без дорогих витрат на енергію.
У своїй роботі дослідники поєднали платину з рідким галієм, температура плавлення якого становить всього 29,8 °C. Платина, яка при нормальних умовах плавиться при температурі, що перевищує 1 700 °C, розчиняється в рідкому галію. При цьому, як відзначають дослідники, термічна обробка потрібна тільки на початковій стадії, коли платина розчиняється в галію для створення каталітичної системи.
Хіміки пояснюють, що для використання класичних каталізаторів на основі платини в хімічній промисловості потрібно підтримувати високу температуру для плавлення металу. Для нової розробки достатньо нагріти систему галію і платини до температури близько 300 °C протягом однієї або двох годин при створенні каталізатора.
Існують альтернативні твердотільні каталітичній системі на основі вуглецю, яким не потрібні надвисокі температури. Однак частка платини в таких системах повинна досягати 10%. А для ефективної роботи нової системи, за словами розробників, достатньо 0,01% дорогоцінного металу.
- З дерева зробили фільтр, який очищає воду більш ніж на 99 відсотків
- Ультралегкий датчик діоксиду азоту натхненний легенями людини
При цьому в процесі експерименту дослідники виявили, що рідкий каталізатор виявився в 1 000 разів ефективніше твердотільного. Виявилося, що в рідкій системі при кімнатній температурі не утворюється тверда платина. Атоми дорогоцінного металу розподіляються всередині рідкого галію.
“Платина насправді знаходиться трохи нижче поверхні і активує атоми галію навколо неї. Таким чином, магія відбувається з галієм під впливом платини”, – говорить Ендрю Крістоферсон, співавтор роботи з Мельбурнського Королівського технологічного інституту
Хіміки кажуть, що завдяки вартості і високої ефективності новий каталізатор здатний зробити революцію в промисловому виробництві. Наприклад, він стане в нагоді в синтезі аміаку при виробництві добрив і створенні екологічно чистих паливних елементів. Крім того, розширюючи новий метод створення каталізаторів, можна отримати більше тисячі можливих комбінацій елементів для тисяч різних реакцій.