Субоксид вольфрама повысил эффективность платины в производстве водорода

Ученые представили новую стратегию повышения активности реакции, использовав недокись вольфрама как одноатомный катализатор (ОАК). Подход в 16,3 раза усилил выделение водорода на металлической платине.

Результаты проливают свет на разработку новых электрохимических каталитических технологий, сообщает sciencedaily.com. Исследование было проведено командой специалистов Корейского института перспективных научных исследований и технологий (KAIST), возглавляемой профессором Джинву Ли. Его выводы представлены в Angewandte Chemie.

Водород считается перспективной альтернативой ископаемому топливу. Но большинство современных промышленных методов его производства имеют экологические недостатки, выбрасывая большое количество углекислого и парниковых газов. Чистой технологией производства является электрохимическое расщепление воды. Но платина, часто используемая для выделения водорода, ограничивает ее распространение.

ОАК, где металлические атомы по отдельности распределены на подходящем основании, позволяет уменьшить количество редкого элемента за счет увеличения полезной площади. Вдохновленные прошлыми исследованиями, сосредоточенными на катализаторах с подложками из углеродных материалов, команда проверила, как они влияют на производительность.

Профессор Ли с коллегами предположили, что основание из мезопористой недокиси вольфрама повысит эффективность структуры за счет большой электропроводности. Команда сравнила показатели такого ОАК с аналогом на углероде. Эффективность катализатора на основании из недокиси в 2,1 раза превзошла показатели одноатомной платины, в 16,3 раза – металлических наночастиц.

Ученые обнаружили изменения электронной структуры элемента за счет передачи заряда от подложки. Явление возникло из-за сильного взаимодействия компонентов ОАК. Эффективность реакции повышается не только при изменении электронной структуры поддерживаемого металла, но и за счет эффекта перелива, сообщили специалисты. Когда поглощенному водороду проще перемещаться между поверхностями за счет меньшего размера платины. ОАК катализатор действовал в 10,7 раза эффективнее наночастиц на недокиси вольфрама.