Ученые узнали, как аморфные наночастицы меняют катализ
Исследовательская группа из Сколтеха и Хакасского государственного университета под руководством лауреата Научной премии Сбера, профессора Сколтеха, доктора физико-математических наук Александра Квашнина, изучила, как наночастицы иридия и палладия могут изменять свойства катализаторов при небольшой деградации и переходе в аморфное состояние.
Результаты опубликованы в Journal of Catalysis — они помогают лучше понять, как устроены важные катализаторы для реакций выделения кислорода и водорода, а также реакции восстановления кислорода.
Переход от микро- к наночастицам приводит к большим изменениям физических и химических свойств материала. В наночастицах количество атомов на поверхности и в объёме частицы практически не отличается. Благодаря этому в частицах наибольшее влияние на свойства оказывают квантовые эффекты — они описываются законами квантовой физики. Наночастицы находят своё применение практически везде — в системах доставки лекарств, LED-экранах, химических удобрениях и так далее.
«Наносплавы палладия и иридия считаются важными катализаторами для многих органических реакций. Они также используются при окислении угарного газа. Важно понимать, что происходит с частицами на атомарном уровне, потому что в реальном эксперименте сложно определить, какой состав поверхности у этих биметаллических наночастиц, образуют ли они оболочку на своей поверхности, какой тип оболочки выгоднее с точки зрения энергии», — прокомментировал работу профессор Проектного центра по энергопереходу Александр Квашнин.
Геометрическая структура имеет решающее значение для понимания каталитических свойств нанокатализаторов. В исследовании авторы рассмотрели наночастицы иридия и палладия типа «ядро-оболочка» с различным химическим порядком: ядро — иридий, оболочка — палладий и наоборот, а также сплава иридия и палладия. В работе изучили влияние состава, типа структуры (кристаллическая или аморфная) и локального атомного окружения наночастиц диаметром 2 нм на электронные свойства и распределение заряда.
«У наночастиц температура плавления значительно ниже, чем у объёмного материала палладия или иридия. Если каталитическая реакция проходит при высоких температурах, то частицы могут плавиться, то есть превращаться из кристаллической структуры в аморфную. Большинство исследований сосредоточено на изучении свойств кристаллических структур. Наша идея была в том, чтобы посмотреть, как изменятся свойства катализатора, если частица перейдёт в аморфное состояние», — добавил первый автор работы, старший научный сотрудник Проектного центра по энергопереходу Илья Чепкасов.
Авторы пришли к выводу, что тип наночастицы иридия и палладия, а также толщина оболочки по отношению к ядру существенно влияют на поверхностный заряд. Наночастицы, в которых ядро иридия покрыто оболочкой палладия, содержат значительный избыток электронов, перетекающих из ядра на поверхность, образуя отрицательный заряд на ней. В то же время тип структуры наночастиц — кристаллическая или аморфная — практически не влияет на поверхностный заряд.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Биологи нашли особый тип стволовых клеток, которые просыпаются в среднем возрасте и активно производят новый жир на животе. Открытие сделали благодаря масштабным экспериментам на мышах и анализу человеческих тканей. Результат объяснил природу возрастного ожирения и дал новую цель для будущих лекарств.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно