Наноразмерное покрытие ускоряет работу катализаторов на основе наночастиц золота

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


Подписаться в Telegram



Нано

ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик
ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик

Исследователи из Токийского столичного ун...

Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды
Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды

Новое исследование физики вибрирующих нанопузы...

Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной
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
Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения

Нейродегенеративными заболеваниями, такими как...

Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод
Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод

Исследовательская группа, состоящая из со...

LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах
LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах

Перовскитовые материалы по-прежнему вызывают б...

Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры
Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры

У всех представителей животного царства есть ж...

PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей
PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей

Исследование, проведенное докторантом Пабло С....

Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц
Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц

Самодвижущиеся наночастицы потенциально могут ...

Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона
Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона

Нанопластики взаимодействуют с особым бел...

Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл
Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл

Наноинженеры создали квазикристалл &mdash...

Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе
Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе

Исследователи показали, что принципы рабо...

Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь
Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь

Высокотемпературное пламя используется для&nbs...

Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками
Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками

Инженеры разработали наноразмерные татуировки&...

Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани
Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани

Самое удивительное, что они там, каж...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
ACS Nano: Зубы нутрий и бобров помогут ученым вывести формулу совершенной эмали
ACS Nano: Зубы нутрий и бобров помогут ученым вывести формулу совершенной эмали
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины
Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо
Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса