Исследователи, в том числе из Токийского университета, впервые обнаружили способ повысить долговечность золотых катализаторов путем создания защитного слоя из кластеров оксидов металлов. Усовершенствованные золотые катализаторы могут противостоять физическим воздействиям в более широком диапазоне времени, чем их незащищенные аналоги. Это может расширить спектр возможных применений и в некоторых случаях снизить энергопотребление и затраты. Эти катализаторы широко используются в таких областях промышленности, как химический синтез и фармацевтическое производство, и все они могут выиграть от улучшенных золотых катализаторов.
Золото любят все: спортсмены, пираты, банкиры – все. Исторически золото было привлекательным металлом, из которого изготавливали медали, ювелирные изделия, монеты и многое другое.
Что делает золото таким блестящим и привлекательным, так это его химические свойства, которые противостоят физическим условиям, в которых другие материалы могут выцветать, например, теплу, давлению, окислению и другим вредным веществам.
Однако, как ни парадоксально, на наноуровне крошечные частицы золота противостоят этой тенденции и становятся настолько активными, что уже давно являются ключом к созданию множества катализаторов, промежуточных веществ, которые ускоряют или каким-то образом вызывают химические реакции. Другими словами, они являются полезными или необходимыми веществами для превращения одного вещества в другое и поэтому широко используются в синтезе и производстве.
Инновации в улучшенных золотых катализаторах
Косуке Судзуки, доцент кафедры прикладной химии Токийского университета, сказал: «Золото — волшебный металл, который по праву хвалят в обществе, особенно в научной сфере. Золото — идеальный материал для катализаторов и может помочь нам синтезировать различные вещества, включая лекарства. Причины. Поскольку золото имеет низкое сродство к поглощению молекул и обладает высокой селективностью к веществам, с которыми оно связывается, оно позволяет очень точно контролировать процесс химического синтеза. Золотые катализаторы обычно работают при более низких температурах и давления, требуют меньше энергии и оказывают меньшее воздействие на окружающую среду, чем традиционные катализаторы».
Как бы хорошо ни было золото, у него есть некоторые недостатки. Чем меньше частицы золота, тем оно более реакционноспособно, и в какой-то момент катализаторы, изготовленные из золота, начинают подвергаться негативному воздействию тепла, давления, коррозии, окисления и других условий. Сузуки и его команда подумали, что могут улучшить ситуацию, и разработали новое защитное средство, которое позволит золотым катализаторам сохранять свою полезную функциональность в более широком диапазоне физических условий, которые обычно препятствуют работе типичных золотых катализаторов или разрушают их.
«Наночастицы золота, которые в настоящее время используются в катализаторах, обладают определенной степенью защиты благодаря таким веществам, как додекантиол и органические полимеры. Но наша новая технология основана на типе кластера оксида металла, называемом солью полиоксиметалла, который гораздо более эффективен, особенно когда речь идет о окислительном стрессе», — сказал Сузуки.
«В настоящее время мы изучаем новые структуры и способы применения полиоксиметаллатов. На этот раз мы применили полиоксиметаллаты к наночастицам золота и установили, что полиоксиметаллаты повышают долговечность наночастиц. Настоящая задача заключается в применении различных аналитических методов для тестирования и проверки этого».
Исследовательская группа использовала различные методы, известные под общим названием спектроскопия. Они использовали не менее шести спектроскопических методов, которые различались по типу информации о материи и ее поведении. Но, вообще говоря, они работают, проецируя какой-то свет на вещество, а затем используя специальные датчики для измерения того, как свет каким-либо образом меняется. Судзуки и его команда провели несколько месяцев, проводя различные тесты и различные конфигурации своих экспериментальных материалов, пока не нашли то, что искали.
«Наша цель — не просто улучшить определенные методы химического синтеза», — сказал Сузуки. «Наши улучшенные наночастицы золота имеют множество применений, которые могут принести пользу обществу: катализаторы, которые разрушают загрязнения (во многих бензиновых автомобилях уже есть знакомые каталитические нейтрализаторы), пестициды с низким уровнем воздействия, зеленая химия для возобновляемых источников энергии, медицинские вмешательства, источники пищи, датчики половых патогенов, и этот список можно продолжать. каталитические металлы, такие как рутений, родий, рений и, конечно, что-то более популярное, чем золото: платина».
Источник составления: ScitechDaily.