Исследователи из Токийского столичного университета разработали способ добавления отдельных нанолистов смешанного оксида металла к наночастицам золота на основе диоксида кремния для повышения их каталитической активности. Преобразуя монооксид углерода в диоксид углерода, они обнаружили, что температура, необходимая для реакции, значительно снижается, что существенно улучшает существующие методы покрытия структур из золота и кремния. Этот метод открывает путь к созданию широкого спектра новых высокоэффективных катализаторов. Известно, что наночастицы золота — частицы диаметром менее пяти нанометров — являются отличными катализаторами химических реакций, в частности реакций окисления, таких как превращение вредного угарного газа в диоксид углерода. Эффект ярко выражен, когда они установлены на металлических оксидах, таких как оксид кобальта, которые с большей вероятностью подвергнутся противоположной реакции, то есть восстановительным оксидам. К сожалению, не все металлические оксиды являются восстановимыми. Наночастицы, установленные на невосстанавливаемых оксидах, таких как диоксид кремния, например, не являются эффективным катализатором. Учитывая изобилие кремнезема на нашей планете, способ улучшить характеристики таких материалов значительно ускорил бы их промышленное использование. Это заставило ученых искать способы модификации поддерживаемых катализаторов для повышения их эффективности. Теперь команда под руководством доцента Тамао Ишиды из Токийского столичного университета разработала метод осаждения отдельных нанолистов смешанных оксидов металлов (MMOs) с помощью слоистых двойных гидроксидов (LDHs). LDH состоят из нанолистов гидроксида металла, в которых часть ионов металла заменена на ионы металла с более высоким зарядом, что придает самому листу чистый положительный заряд; листы связаны между собой отрицательными ионами. Важно, что отдельные нанолисты можно отшелушивать и использовать по отдельности. В данном исследовании команда покрыла золотые наночастицы на основе диоксида кремния — отрицательно заряженной структуры — положительно заряженными нанолистами LDH, состоящими из алюминия и ряда других металлов, а затем подвергла их воздействию высоких температур (прокаливанию), чтобы сформировать нанослой MMO. Наблюдая за своим новым катализатором с помощью просвечивающей электронной микроскопии, они обнаружили, что наночастицы покрыты слоем толщиной менее одного нанометра. Чтобы проверить их эффективность, команда использовала их для преобразования монооксида углерода в диоксид углерода. В то время как наночастицы золота на диоксиде кремния имели скорость превращения около 20% даже при температуре 300 градусов Цельсия, новый катализатор показал скорость превращения 50% при температуре всего 50 градусов, то есть более чем на 250 градусов меньше. Также было обнаружено, что он превосходит популярные методы «пропитки» для нанесения покрытия MMO. Интересно, что более толстые слои ММО привели к ухудшению характеристик: высокая эффективность достигается за счет субнанометрового покрытия. При более детальном рассмотрении кобальт-алюминиевого слоя MMO было обнаружено обилие кислородных дефектов в слое; команда пришла к выводу, что тесная синергия между этим заполненным дефектами слоем и золотой поверхностью и привела к повышенной активности. Новый катализатор показал выдающиеся результаты при очень низком содержании кобальта — менее 0,3% масс. Полученные результаты открывают путь для применения в широком спектре других материалов и создания целого семейства новых высокоэффективных катализаторов. 02.03.2024 |
Нано
ACS Applied Nano Materials: Наноструктуры Au-BiFeO3 сделают планету чище | |
Потребность в устойчивых и экологичн... |
Прорыв в нанотехнологиях поможет создать дисплей, дающий цвет в реальном времени | |
Разработана революционная технология, позволяю... |
Наноразмерное покрытие ускоряет работу катализаторов на основе наночастиц золота | |
Исследователи из Токийского столичного ун... |
ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик | |
Исследователи из Токийского столичного ун... |
Nature Materials: Новаторские нанополости раздвигают горизонты в удержании света | |
Команда европейских и израильских физиков... |
Nature: В нанотрубках обнаружена сверхэластичность, вызванная окислением | |
Окисление может ухудшить свойства и функц... |
Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды | |
Новое исследование физики вибрирующих нанопузы... |
Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной | |
Патогенный потенциал вдыхания инертных волокни... |
Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения | |
Нейродегенеративными заболеваниями, такими как... |
Nature Nanotechnology: Созданы новые пикопружины для биомедицинских нужд | |
Исследователи из Хемница, Дрездена и ... |
Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод | |
Исследовательская группа, состоящая из со... |
LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах | |
Перовскитовые материалы по-прежнему вызывают б... |
Nano Today: Революционные нанодроны делают возможным таргетное лечение рака | |
Новаторское исследование, проведенное под ... |
Создан нанокатализатор для преодоления ограничений технологии электролиза воды | |
Зеленый водород можно получить с помощью ... |
Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры | |
У всех представителей животного царства есть ж... |
PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей | |
Исследование, проведенное докторантом Пабло С.... |
Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц | |
Самодвижущиеся наночастицы потенциально могут ... |
Создан наноматериал, безопасно удаляющий прекурсоры мелкодисперсной пыли | |
За последнее десятилетие состояние мелкодиспер... |
Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона | |
Нанопластики взаимодействуют с особым бел... |
Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл | |
Наноинженеры создали квазикристалл &mdash... |
Наночастицы Plug and play могут упростить борьбу с разными биологическими целями | |
Инженеры Калифорнийского университета в С... |
Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе | |
Исследователи показали, что принципы рабо... |
Из нанотрубок убрали углерод, и их стало намного больше | |
Исследователи из Tokyo Metropolitan Unive... |
Cочетание 2d материалов приводит к созданию структур с удивительными свойствами | |
Создание новых материалов путем комбинирования... |
Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь | |
Высокотемпературное пламя используется для&nbs... |
Квантовые стержни открывают трехмерную глубину изображений виртуальной реальности | |
Телевизоры с плоским экраном, в кото... |
Физики представили новую технологию изготовления графеновых устройств | |
Думаете, что знаете о материале все?... |
Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками | |
Инженеры разработали наноразмерные татуировки&... |
Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани | |
Самое удивительное, что они там, каж... |
Разработан простой и эффективный способ контроля структур методом двухфотонной литографии | |
Новый способ контроля наноразмерного производс... |