Путь к стабильным высокоактивным катализаторам из нанокластеров золота

Популярным способом изготовления металлических НК атомарной точности является использование лигандов (молекул или ионов, которые прикрепляются к центральному металлическому ядру). Эти лиганды не только защищают крошечные NC, но также влияют на их химическую активность и селективность. Однако иногда реактивность оказывается ниже ожидаемой.

Путь к стабильным высокоактивным катализаторам из нанокластеров золота

Чтобы повысить каталитическую активность лиганд-защищенных металлических НК, их нагревают в печи при высоких температурах без кислорода (процесс, называемый «кальцинированием»), чтобы удалить лиганды из основного кластера. Однако нагрев частиц при очень высоких температурах может вызвать накопление НК, что часто приводит к снижению реакционной способности. «Когда лиганды удаляются без специальной обработки, НК металлов легко агрегируются на носителе и теряют свои размерно-зависимые свойства. Для создания высокофункциональных гетерогенных катализаторов в соответствующих условиях важно понимать механизм прокаливания лигандов », — говорит профессор Юичи. Негиси из Токийского университета науки, Япония, который исследует синтез нанокластеров.

В новом исследовании, опубликованном в Angewandte Chemie, профессор Негиси возглавил группу исследователей, в которую вошли доцент Токухиса Кававаки, г-н Юки Катаока, г-жа Момоко Хирата и г-н Юки Акинага, чтобы глубже изучить механизм удаления лиганда. процесс в СК. Для своих экспериментов исследователи синтезировали НК золота, защищенные двумя лигандами, 2-фенилэтантиолатом и меркаптобензойной кислотой, а затем нанесли их на фотокаталитический оксид металла. Затем команда нагревала подготовленный материал при различных температурах в диапазоне от 195 до 500 градусов C. После каждого шага они анализировали продукты, используя такие методы, как инфракрасная спектроскопия, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия и просвечивающая электронная микроскопия, чтобы выявить изменения. по их химическому составу.

После того, как лиганды были полностью высвобождены, команда внедрила НК золота в тонкую пленку оксида хрома, облучив образец УФ-светом, чтобы предотвратить агрегацию НК. В результате этого процесса был получен фотокатализатор с такими полезными свойствами, как высокая активность расщепления воды и стабильность.

Эти результаты определяют дизайн катализаторов на основе металлических NC в будущем, которые будут использоваться в производстве водорода для водородных топливных элементов. «С помощью наших исследований мы надеемся построить чистое, устойчивое общество, кирпич за кирпичиком», — заключает профессор Негиши.

Источник — Газета Daily.

Газета «DAILY» — Новости России и мира