Ғалымдар платина сутегі газын алу үшін су молекулаларын бөлудің ең жақсы катализаторы екенін бұрыннан біледі. Браун университетінің зерттеушілерінің жаңа зерттеуі платинаның неліктен жақсы жұмыс істейтінін көрсетеді және бұл болжамды себеп емес.

ACS Catalysis журналында жарияланған зерттеу ғасырға жуық зерттеу мәселесін шешуге көмектеседі, дейді авторлар. Бұл платинаға қарағанда арзанырақ және молырақ сутегін алу үшін жаңа катализаторларды жобалауға көмектесуі мүмкін. Бұл, сайып келгенде, қазба отындарының шығарындыларын азайтуға көмектесуі мүмкін.

Браун инженерлік мектебінің доценті және зерттеудің аға авторы Эндрю Петерсон: «Егер біз сутекті қалай арзан әрі тиімді жасауға болатынын анықтай алсақ, бұл қазбасыз отындар мен химиялық заттарға арналған көптеген прагматикалық шешімдерге жол ашады», - деді. . «Сутегін отын жасушаларында қолдануға болады, артық СО2 қосылып, отын жасау үшін немесе азотпен біріктіріліп, аммиак тыңайтқышын жасайды. Сутегімен көп нәрсе істей аламыз, бірақ суды бөлуге болатын масштабты сутегі көзін жасау үшін бізге арзанырақ катализатор қажет ».

Жаңа катализаторларды жобалау платинаның осы реакция үшін ерекше екенін түсінуден басталады, дейді Петерсон және бұл жаңа зерттеудің мақсаты осы.

Платинаның жетістігі бұрыннан бері оның «Алтын құлыптар» байланыстырушы энергиясымен байланысты. Идеал катализаторлар әрекеттесуші молекулаларды тым бос та, тым қатты да емес, ортасында бір жерде ұстайды. Молекулаларды тым еркін байланыстырыңыз және реакцияны бастау қиын. Оларды тым тығыз байланыстырыңыз және молекулалар катализатордың бетіне жабысып, реакцияны аяқтауды қиындатады. Сутегінің платинадағы байланыс энергиясы судың бөліну реакциясының екі бөлігін тамаша теңестіреді, сондықтан ғалымдардың көпшілігі платинаны соншалықты жақсы ететін атрибут деп санайды.

Бірақ бұл сурет дұрыс па деген күмән тудыратын себептер болды, дейді Петерсон. Мысалы, молибден дисульфиді (MoS2) деп аталатын материал платинаға ұқсас байланыс энергиясына ие, бірақ суды бөлу реакциясы үшін әлдеқайда нашар катализатор болып табылады. Бұл байланыс энергиясы толық оқиға бола алмайтынын көрсетеді, дейді Петерсон.

Не болып жатқанын білу үшін ол және оның әріптестері электрохимиялық реакциялардағы жеке атомдар мен электрондардың мінез-құлқын модельдеу үшін әзірлеген арнайы әдісті қолдана отырып, платина катализаторларында судың бөліну реакциясын зерттеді.

Талдау көрсеткендей, платина бетімен байланыс энергиясы бойынша «Алтын құлыптар» байланысқан сутегі атомдары реакция жылдамдығы жоғары болған кезде іс жүзінде реакцияға мүлде қатыспайды. Оның орнына олар платинаның беткі кристалды қабатының ішінде ұялайды, онда олар инертті бақылаушылар болып қалады. Реакцияға қатысатын сутегі атомдары болжамды «Алтын құлыптар» энергиясына қарағанда әлдеқайда әлсіз байланысқан. Олар торда ұя салудың орнына, платина атомдарының үстінде отырады, онда олар H2 газын қалыптастыру үшін бір-бірімен кездесе алады.

Зерттеушілер платинаны соншалықты реактивті ететін сутегі атомдарының бетіндегі қозғалыс еркіндігі деп қорытындылады.

«Бұл бізге «Алтын құлыптарды» байланыстыратын энергияны іздеу жоғары белсенділік аймағы үшін дұрыс дизайн принципі емес екенін көрсетеді», - деді Петерсон. «Біз сутегін осы жоғары мобильді және реактивті күйге келтіретін катализаторларды жобалауды ұсынамыз».