Теперь исследователи из Принстонского университета сообщили о новом понимании структуры активного компонента катализатора на основе оксида никеля, известного как? -NiOOH, с помощью теоретических расчетов. Результаты исследования под руководством Аннабеллы Селлони, профессора химии из Принстона, были опубликованы 28 октября в The Journal of Physical Chemistry Letters.«Понимание структуры является основой для любого дальнейшего изучения свойств материала.
Если вы не знаете структуру материала, вы не можете знать, что он делает», — сказал Селлони. Точную структуру оксида никеля сложно определить экспериментально, потому что она постоянно меняется в ходе реакции.Исследовательская группа применила теоретический подход и применила «генетический алгоритм» для поиска структуры.
Генетические алгоритмы работают с набором параметров, которые черпают вдохновение в эволюции, создавая поколения за поколением структур, чтобы прийти к наиболее "подходящим" или наиболее вероятным кандидатам.Используя результаты поиска генетического алгоритма в сочетании с вычислительными методами, известными как расчеты по теории функционала гибридной плотности, которые оценивают электронную структуру молекулы, Ли и Селлони смогли идентифицировать структуры оксида никеля, которые подтверждают существующие наблюдения.Одним из таких наблюдений является мозаичная текстура материала, состоящая из крошечных зернистых микроструктур.
Исследователи предполагают, что эти микроструктуры представляют собой стабильные туннельные структуры, снимающие напряжение между слоями. Другой наблюдаемой особенностью является удвоение расстояния между слоями, сделанными из одного и того же материала, называемое периодичностью оси c, которая представляет чередующиеся слои Ni (OH) 2 и NiO2, образующиеся во время реакции.
Вооружившись более глубоким пониманием структуры материала, ученые надеются дополнительно определить его активность в реакции. «Меня интересуют микроскопические механизмы, что делают электроны и атомы?» — сказал Селлони.