Высокотемпературный шок повышает стабильность одноатомных катализаторов
Исследователи из Мэрилендского университета выяснили, что обработка одноатомных катализаторов шоковыми тепловыми волнами (до 3000 К или 2727°С) повышает их стабильность.
Катализаторы – необходимый атрибут химических реакций топливной, энергетической и других промышленностей. Они необходимы для смягчения условий эксплуатации новых батарей и топливных элементов. Одноатомные катализаторы позволяют максимально использовать металлы. Но такие структуры получаются нестабильными, если синтезируются при низких температурах – менее 1000 К (727°С). Катализаторы стремятся собраться в наночастицы, минимизируя энергию поверхности. Исследователи из Мэрилендского университета разработали метод производства, использующий шоковые тепловые волны, сообщает phys.org. Импульсы, температурой до 2727°С, привязывают атомы к основанию, обеспечивая термическую стабильность.
Команда, работавшая под руководством профессора Лянбина Ху, опубликовала результаты исследования в Nature Nanotechnology. Ведущим автором выступил докторант Юнган Яо.
«Методика использует периодический краткосрочный нагрев (около 1500 К на 55 мс), чередующийся с более длительными (в 10 раз) периодами при комнатной температуре, — сказал Яо. – Горячие импульсы активируют энергию для распространения атомов, формируя сильные связи металлических дефектов. «Пассивные» периоды обеспечивают общую стабильность».
Достичь высоких температур позволил джоулев нагрев. Команда подтвердила успешный синтез, использовав на месте сканирующую просвечивающую электронную микроскопию. Техника подходит для каталитических реакций, вроде преобразования метана в полезные химикаты – этилен, этан и бензол.
«Представленный метод оказался гибким, сверхбыстрым и универсальным. Он открывает новый общий путь к производству одноатомных катализаторов», — подытожил Ху.
