Шоковые тепловые волны стабилизируют отдельные атомы
Москва, 11:18, 27 Сен 2019, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
Сотрудники Национальной Аргоннской лаборатории (НАЛ) показали, как использовать высокотемпературные ударные волны для стабилизации катализаторов из отдельных атомов.
Такие материалы представляют большой интерес для ученых и производителей из-за большей активной площади поверхности, сообщает eurekalert.org. Но синтезировать катализаторы с отдельными атомами сложно, так как большинство важных реакций, вроде преобразования метана, происходят при высоких температурах. Условия дестабилизируют материал. Атомы стремятся собраться вместе, что снижает каталитическую производительность.
«Мы не намерены останавливаться, — сказал Тяньпин Ву, Аргоннский ученый. – Мы хотим изучить метод в распространенных реакциях и перенести на другие материалы».
Вместе с представителями различных университетов, команда НАЛ показала, что воздействие на катализатор и основание высокотемпературными волнами расщепляет первые на отдельные атомы, надолго стабилизируя их. Ученые использовали платину и углерод.
Выводы исследования представлены в Nature Nanotechnology.
Компьютерные модели системы во время теплового воздействия предоставил Мэрилендский университет. За прогнозирование поведения материала отвечали сотрудники Университета Джона Хопкинса. В НАЛ провели опыты с рентгеновской абсорбционной спектроскопией. Тестами в естественных условиях занимались сотрудники Иллинойского университета и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории.
Ученые показали, что после 10 ударных волн связей между платиной не осталось. Атомы держались только на углероде, равномерно распределившись по основанию. Температура импульсов достигала 2000 К. Они стабилизировали систему более чем на 50 ч. Результаты сохранились и при обработке импульсами до 3000 К.
Метод ударных волн решает проблему склонности атомов к скоплению при нагреве. Вспышка энергии заставляет их двигаться, разрушая существовавшие ранее связи. Платина прочно крепится к углероду, оставаясь на месте после прекращения воздействия.
