Ученые определили атомную структуру каталитически активной поверхности из меди и оксида церия
Специалисты Даляньского института химической физики определили атомную структуру каталитически активной поверхности контакта меди и оксида церия, предложив двухслойную модель материала для генерирования полезных химикатов.
Исследование было проведено под руководством доктора Чжоу Яна и профессора Шеня Вэньцзе, сообщает phys.org. Его результаты представлены в журнале Nature Catalysis.
Медные катализаторы – доступный и недорогой материал с уникальными электронными характеристиками. Они используются в промышленности и изучаются для применения в химических реакциях, связанных с энергией. Медные наночастицы, рассеянные по оксиду церия, создают эффективную каталитическую систему для низкотемпературной конверсии водяного пара, ведущей к выработке водорода. Они также используется для гидрогенизации CO/CO2. В результате появляется метанол. Оба процесса необходимы в переработке углеродных ресурсов.
Считалось, что за катализ отвечает зона контакта материалов. Но определение и количественное описание активных центров, напрямую взаимодействующих с реактивными молекулами в процессе, оставалось сложной задачей.
«Наши выводы основываются на наблюдении за маленькими медными кластерами с помощью сканирующей просвечивающей электронной микроскопии, спектроскопии потерь энергии электронов и других техник», — сказал профессор Шень.
Исследователи выяснили, что такие скопления состоят из нижнего слоя, включающего преимущественно атомы Cu+, связанные с кислородными вакансиями оксида церия, и верхнего из Cu0, чье положение координируется Cu+.
Ученые также определили, что низкотемпературная конверсия водяного пара происходит по периметру границы сред за счет взаимодействия активных центров. Участок с Cu+ химически поглощает СО, тогда как соседняя кислородная вакансия диссоциативно активирует воду.
