ТЕГИ
Селективное окисление CO с помощью новых катализаторов на основе железа
Селективное окисление CO с помощью новых катализаторов на основе железа Граница между частицами оксида железа и платины содержит активные участки (слева – изображение полученное с помощью сканирующего туннельного микроскопа, справа — модель), которые обеспечивают выделение кислорода и таким образом выступают посредниками в окислении CO (цвета в модели Fe – фиолетовый, O – оранжевый, Pt – синий). (кликните картинку для увеличения) Согласно последним исследованиям китайских ученых, координационно-ненасыщенные атомы железа расположенные на краю специально приготовленных кристаллов на основе окиси железа выполняют функцию платины как каталитически-активные участки для окисления CO. Исследование показывает общий принцип для разработки новых типов металлооксидных катализаторов, которые могут быть селективными и стабильными для использования в топливных элементах и других областях индустрии.
Катализаторы на основе частиц железа в координационно-ненасыщенном состоянии известны, как играющие ключевую роль в окислительных ферментативных реакциях и процессах проходящих в водной фазе. В таких системах реакционные центры стремятся быть закрепленными протеинами или какими-либо лигандами. Схожие типы ассамблей на основе железа могут формировать основу высокоактивных твердофазных катализаторов, однако их достаточно сложно приготовить.
В данный момент ученые Института химической физики Даляня показали, что частицы координационно-ненасыщенного железа могут быть синтезированы, воспроизводимо вдоль периферии наноразмерных островков из дефицитного кислородом оксида FeO на платине. Кроме того, с помощью комбинации экспериментального и расчетного методов анализа, группа ученых показала, что эти реакционные центры стабилизированы на границе между оксидом и металлом за счет сильной химической связи кислород-металл. Исследователи полагают, что полученные данные могут быть использованы для изготовления других катализаторов.
Для оценки каталитической активности оксида железа, исследователи приготовили серию образцов, включающую индустриально используемые наночастицы FeO-Pt на силикагеле, и тестировали их на предмет способности окисления CO в присутствии водорода. Такое окисление (PROX-окисление) является критическим шагом на пути избавления водорода от незначительных примесей CO, наиболее общего отравителя катализаторов топливных элементов. На основе контрольных тестов, включающих 1000-часовой тест топливного элемента, группа сообщила, что новые катализаторы является высокоактивными, стабильными и селективными для окисления CO.
