На прошлой неделе Nano Letters опубликовала исследование команды, в котором рассказывается, как исследователи впервые создали катализатор из благородного металла рутения.В этом проекте приняли участие команда из Мичиганского технологического института, Аргоннской национальной лаборатории, Техасского университета в Далласе и Темплского университета.
Однако прорыв команды не ограничивается рутением. Ся говорит, что процесс, который они разработали, очень важен.«Мы настраиваем поверхность, размер, форму и кристаллическую структуру», — говорит он. «Наша цель — повысить их каталитическую активность при одновременном сокращении использования этого драгоценного материала».
Ключ — большая площадь поверхности. Нанофреймы, представляющие собой наночастицы с открытыми центрами, обладают преимуществом благодаря их расположению атомов в виде беседки.Ся добавляет, что важна не только форма, но и кристаллическая структура: «Поскольку каталитические реакции происходят только на поверхности материалов, расположение атомов на поверхности имеет большое влияние на определение каталитической активности».
Как правило, нанокристаллы рутения имеют гексагональную плотноупакованную структуру (ГПУ). Но Ся и его команда предложили элегантное решение для создания нанокристаллов рутения с другой структурой: гранецентрированной кубической (ГЦК) структурой.Процесс состоит из двух этапов: выращивания и травления. По сути, ГПУ-рутений естественным образом не растет в кристаллической структуре, которую можно превратить в нанокаркас.
Итак, команда направила рост рутения на затравку из палладия с ГЦК-структурой, которую воспроизвел рутений. Затем они удалили палладиевую сердцевину, оставив после себя нанокаркас с ГЦК-рутением.
Чтобы убедиться, что материал обладает каталитическим потенциалом, команда провела несколько диагностических тестов с рутениевыми нанокадрами: восстановление п-нитрофенола с помощью NaBH4 и дегидрирование борана аммиака. Хотя для количественной оценки устойчивости рутения к существующим металлическим катализаторам необходимы дополнительные данные, Ся говорит, что результаты их экспериментов многообещающие.Как только материал будет проверен, исследователи смогут приступить к применению катализатора для решения нескольких серьезных задач.
В частности, Ся говорит, что нанокристаллы рутения и другие катализаторы с уникальной кристаллической структурой могут улучшить производство водородного топлива и хранение углерода.