Необычный эффект окислительных обработок на термическую стабильность субнаночастиц платины, представляющий возможность целенаправленного изменения размера, структуры и свойств этих частиц, выявили ученые ФИЦ «Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН» (ИК СО РАН), 19 августа сообщает издание СО РАН «Наука в Сибири» со ссылкой на пресс-службу института.

Полученные в результате исследований научные данные могут быть применены для улучшения промышленных процессов, использующих ультрадисперсные металлические катализаторы.

Свойства частиц металла, состоящих из нескольких единиц или нескольких десятков атомов, могут в корне отличаться от свойств обычных наночастиц, что вызывает у ученых большой интерес. Эти субнанокластеры уже находят применение в различных областях. В том числе в катализе.

Так, на современном производстве высокооктанового бензина используются катализаторы, где на поверхности хлорированного оксида алюминия закреплены нанокластеры платины.

Ведущий научный сотрудник отдела материаловедения и функциональных материалов ИК СО РАН доктор химических наук Александр Лисицын пояснил:

«Хорошо известно, что кластеры платины в таких катализаторах проявляют высокую устойчивость к спеканию при термических обработках в восстановительных и инертных средах, а под действием кислорода и высокой температуры легко распадаются на отдельные атомы».

Исследователи ИК СО РАН первыми установили, что кислород в этих условиях может играть двойную роль. Он может в зависимости от условий окислительных обработок приводить как к разделению нанокластеров на отдельные атомы, так и, наоборот, к их укрупнению. В последнем случае происходит значительное изменение структуры кластера и реакционной способности адсорбированных частиц.

Соавтор работы, ведущий научный сотрудник отдела исследования катализаторов ИК СО РАН кандидат физико-математических наук Евгений Герасимов отметил, что результатом их исследования стали данные, позволяющие управлять состоянием активного компонента катализатора.

«Самое интересное, что мы научились управлять состояниями атомов и частиц, — указал Герасимов. — Зная исходное состояние, мы можем привести систему в любое другое, которое нам требуется, а затем вновь вернуться к исходному. Также известно, что в различных каталитических реакциях есть размерные эффекты — соответственно, мы можем установить нужную скорость реакции при знании размеров частиц».

Полученные в данном исследовании результаты имеют перспективы для практического применения, особенно с учетом того, что установлены действующие факторы и условия, при которых можно управлять переходом от крупных частиц в кластеры, далее в одиночные атомы и наоборот.