Написано AZoNano

В сотрудничестве с экспериментаторами из Университета Гента, Бельгия и Утрехтского университета, Нидерланды, исследователи из Центра нанонауки (NSC) в Университете Ювяскюля недавно обнаружили, что выбор вспомогательного материала для модельных катализаторов сделал от нанокластеров золота, защищенных органическими молекулами, может оказать радикальное влияние на структуру катализатора. На некоторых носителях кластеры полностью распадаются, в то время как на других органический защитный слой отслаивается, оставляя позади неповрежденные металлические нанокластеры, которые могут действовать как катализаторы для желаемой реакции. Исследование было опубликовано в Chemistry-A European Journal (2020).

Катализаторы важны для производства химических веществ, используемых в нашей повседневной жизни. Они экономят много энергии и ускоряют химические реакции по сравнению с их некатализированными аналогами.

Наноматериалы, особенно металлические нанокластеры, широко используются благодаря их высокой эффективности и, как правило, помещаются на неактивную оксидную подложку для этих применений. Однако эти нанокластеры порой менее стабильны и, следовательно, защищены слоем органических молекул. Настоящее исследование является важным шагом на пути к разработке, контролю и синтезу атомарно точных нанесенных катализаторов с индивидуальными физическими и химическими свойствами.

Нанокластеры золота (Aun) различных размеров, защищенные органическими молекулами фосфина, были нанесены на четыре различных носителя, и их свойства были измерены с помощью рентгеновской абсорбционной спектроскопии. На кислотных носителях Бренстеда (поверхности, которые имеют тенденцию отдавать протоны) кластеры были полностью фрагментированы, разрушая кластер Au, в то время как на кислотных носителях Льюиса (поверхности, которые имеют тенденцию приобретать электроны) органический слой фосфина отслаивался, оставляя металлический кластер Aun, сохраняющий первоначальный размер кластера.

Теоретические модели, разработанные в Ювяскюля, объяснили экспериментальные наблюдения изучением переноса заряда между подложкой и кластерами.

Это исследование было опубликовано в международной серии публикаций Chemistry-A European Journal и признано «горячей» статьей. Изображение, описывающее работу, также было выбрано в качестве обложки в последнем номере журнала от 2 июня 2020 года.

В Ювяскюля пост-докторский исследователь Ниша Маммен, профессор Каролина Хонкала и академик профессор Ханну Хаккинен были ответственны за теоретическую часть работы. Исследование было поддержано Академией Финляндии. Компьютерное моделирование в исследовании проводилось в суперкомпьютерах местного университета, а также в CSC – IT Center for Science.

Источник: https://www.jyu.fi/en