Материаловедение и новые материалы 7 июня 2022, 18:24
  • Юлия Рудый

Платина осталась жидкой при комнатной температуре благодаря добавке другого металла

Получившийся катализатор выполняет свою работу в 1 000 раз эффективнее при значительно меньшей стоимости. Это достижение обещает произвести революцию в химической промышленности.

Скорее всего, вы бы прошли мимо этого исследования, совершенно не заметив его в потоке новостей. Ведь в нём нет явной сенсации или пикантных подробностей. Однако именно оно может в будущем изменить жизни миллионов людей по всему миру.

Рассказываем, почему. Платина — весьма дорогостоящий материал и вместе с тем прекрасный ускоритель множества химических реакций: там, где нужного человечеству результата или продукта нужно получить много и быстро, платина — незаменимый помощник.

Правда, проблема состоит в том, что платина — металл редкий, а потому стоит дорого. Кроме того, она хорошо показывает себя лишь в жидком состоянии. В то же время расплавить этот металл не так-то просто: нужна температура порядка 1 700 °C.

И тут на сцену выходит другой (недорогой) металл под названием галлий. Химики экспериментируют с ним давно. Известно, что он остаётся в жидком состоянии при комнатной температуре (его температура плавления близка к 30 градусам Цельсия, то есть он "растает", если его кусочек положить на ладонь).

"Он жидкий, поэтому мы можем рассматривать его в качестве растворителя", – рассказывает Арифур Рахим из Университета Нового Южного Уэльса, ведущий автор новой работы.

Помните, как хорошо соль растворяется в воде? Так вот галлий похожим образом с радостью "растворяет" в себе платину.

То есть он может растворять в себе другие металлы, которые обычно находятся в твёрдом состоянии до гораздо более высоких температур.

После нагревания платины и галлия при 300 °С в течение пары часов химики из Австралии получили "жидкую платину", которая сохраняется жидкой даже при комнатной температуре.

И, как мы уже сказали, "жидкая платина" становится очень эффективным катализатором, то есть ускорителем, реакций.

Более того, платины для создания большого количества такого катализатора требуется совсем чуть-чуть.

В конечной смеси доля атомов платины не превышала 0,0001%. При этом данная смесь была способна катализировать несколько различных типов тестовых реакций, которые попробовали провести исследователи.

Такой жидкий катализатор был более чем в 1 000 раз эффективнее обычного твёрдого катализатора, содержащего 10% платины. Кроме того, он выполнял свои функции при температуре от 40 °C до 70 °C.

Для промышленного производства это просто прекрасные новости, ведь не нужно будет тратить энергию для нагрева систем, а также не нужно будет решать массу других сопутствующих проблем. И это всё при мизерных затратах на катализатор.

Моделирование показало, что атомы платины заставляют окружающие их атомы галлия действовать как катализаторы.

"Под влиянием платины с галлием происходит волшебное превращение. Но без платины это не работает. Насколько я знаю, это совершенно новое слово в катализе, никто ранее не обнаруживал ничего подобного. И это можно было выяснить только благодаря моделированию", ‒ добавляет доктор Эндрю Кристоферсон, исследователь из Мельбурнского королевского технологического университета.

Моделирование на компьютере показало, что атомы платины (оранжевые сферы) распределяются среди атомов галлия (серебристые сферы).

"Жидкая платина" не только более эффективна, но и более практична, чем твёрдые аналоги. Дело в том, что жидкие катализаторы, как правило, легче "освежить" (промыть от накопившегося мусора, если хотите). Это значит, они будут служить дольше.

Команда Рахима сейчас изучает, оказывает ли галлий похожее влияние на другие благородные металлы — серебро, золото и рутений).

Где же можно будет использовать "жидкую платину" на благо человека?

Иностранные учёные, оправдывая выделенные им гранты, сразу же указывают на захват CO2 из атмосферы, "зелёный водород", производство аммиака для удобрений и создание в промышленных масштабах фармацевтических препаратов. Но на самом деле список катализируемых платиной реакций гораздо шире. Катализатор будет ускорять как реакции окисления, так и реакции восстановления (удаление или добавление атомов кислорода) самых разных веществ. Под влиянием этих преобразований вещества будут изменять свои свойства.

Статья авторов открытия вышла в издании Nature Chemistry.

Подписывайтесь на наши страницы в соцсетях. "Смотрим"Telegram и Яндекс.Дзен, Вести.Ru – Одноклассники, ВКонтакте, Яндекс.Дзен и Telegram.

Читайте также

Видео по теме

Эфир

Лента новостей

Авто-геолокация