Экспериментальные изучения выступили в TU Wien ведомый к необычным итогам. Химические процессы на зернах палладия, каковые кроме этого употребляются для катализаторов выхлопного газа, изменились существенно, в то время, когда они были размещены в определенные материалы помощи – не обращая внимания на то, что материал помощи практически бездействующий в самой химической реакции. Это новое познание было сейчас издано в издании Nature Materials.
Токсичный угарный газДля транспортных средств, применяя двигатель внутреннего сгорания, токсичный угарный газ (CO) должен быть преобразован в углекислый газ (CO2). Это достигнуто при помощи катализаторов, содержащих платиновый порошок либо палладий. «Мы изучили химические реакции на порошковых зернах, каковые довольно часто употребляются в промышленном катализе», говорит доктор наук Гантэр Раппречтер от Университета Химии Материалов в TU Wien. «У зерен драгоценного металла имеется диаметр на заказе 100 микрометров – это большое по стандартам нанотехнологий, возможно практически видеть их невооруженным глазом».
В то время, когда поверхность порошковых частиц покрыта атомами кислорода, молекулы CO реагируют с ними и преобразованы к CO2, покинув безлюдные места (отверстия) в кислородном слое. Эти места должны быть скоро заполнены вторыми атомами кислорода, дабы выдержать катализ. Но это больше не имеет место, в то время, когда молекулы CO заполняют эти отверстия вместо кислорода. В случае если это происходит в большом масштабе, поверхность катализатора больше не покрывается кислородным слоем, но слоем CO, и CO2 не имеет возможности так больше формироваться.
Это явление именуют «отравлением угарным газом», это дезактивирует катализатор.Помощь воздействует на все зерноПроисходит ли это либо не зависит от концентрации CO в выхлопном газе, поставляемом катализатору. Но как текущее шоу опытов, материал помощи, в который помещены зерна палладия, кроме этого очень важен. «В случае если зерна палладия помещены на поверхность окиси окиси либо магния циркония, то отравление катализатора появляется при намного более высоких концентрациях угарного газа», говорит доктор наук Юрий Сучорский, первый создатель изучения.
На первый взгляд это весьма страно для таких громадных зерен палладия. Из-за чего обязан природа помощи иметь эффект на химические реакции, каковые происходят на поверхности всего железного зерна? Из-за чего контакт обязан выровнять между основанием и зерном палладия, которое есть лишь несколькими десятыми частями одного миллимикрона шириной, воздействуйте на поведение зерен палладия, каковые в сто тысяч раза больше?
Эта тайная имела возможность наконец быть решена посредством особого фотоэмиссионного электронного микроскопа в Университете Химии Материалов в TU Wien. С этим устройством пространственное распространение каталитической реакции возможно установлено в реальном времени. «Мы можем светло подметить, что угарный газ, отравляющий неизменно, начинается на краю зерна – совершенно верно, где это связывается с помощью», растолковывает доктор наук Юрий Сучорский. «Оттуда, «угарный газ, отравляющий» распространения как волна Цунами по целому зерну».Угарный газ нападает оптимальнее на границе
Это, в основном, по геометрическим обстоятельствам, что волна отравления начинается совершенно верно в том месте: у атомов кислорода на границе зерна имеется меньше соседних атомов кислорода, чем те на внутренней поверхности. В то время, когда бесплатные сайты раскрываются в том месте, для молекулы CO так легче населить эти места, чем те места где-нибудь среди свободной поверхности, где CO легко реагировал бы с другими атомами O все около. Помимо этого, для других атомов кислорода не легко заполнить свободные области на границе, поскольку атомы кислорода постоянно прибывают в пары как молекулы O2. Исходя из этого, дабы заполнить безлюдное место, O2 необходимы два бесплатных сайта приятель рядом с втором, и нет громадного количества помещения для этого на границе.
Граница, где зерно палладия находится в прямом контакте с помощью, имеет исходя из этого громадное стратегическое значение – и совершенно верно в этом интерфейсе помощь в состоянии оказывать влияние на особенности железного зерна: «Вычисления отечественными партнерами по сотрудничеству из Барселонского университета говорят о том, что связь между железными атомами зерна и защитного кислородного слоя усилена совершенно верно в границе к помощи», говорит доктор наук Гантэр Раппречтер. Атомы палладия в близком контакте с помощью oxidic смогут так связать более прочный кислород.Возможно высказать предположение, что это не имеет значения для железных мест на большом растоянии от границы зерна, по причине того, что помощь может лишь энергично оказывать влияние на атомы на границе – и они – лишь весьма немногие, если сравнивать с общим числом атомов в зерне палладия.
Но, по причине того, что запуски отравления угарным газом на границе, данный эффект имеет громадное стратегическое значение. Железны-окисная граница – в действительности «не сильный место» зерна – и в случае если эта не сильный точка зрения подтверждена (каталитические особенности железных атомов на границе положительно затронуты помощью), все зерно катализатора размера микрометра защищено от отравления угарным газом.
«Разные окисные помощи уже употребляются в катализаторах, но их правильная роль на протяжении катализа с позиций отравления CO конкретно еще не наблюдалась,» говорит доктор наук Гантэр Раппречтер. «С отечественными способами длящийся процесс и его подобный волне эффект дальнего действия конкретно визуализировались в первый раз, и это открывает многообещающие новые маршруты к улучшенным катализаторам будущего».Это изучение финансировалось австрийским Научным Фондом (FWF) в рамках Особой Программы изучений (SFB) FOXSI и было кроме этого совместным упрочнением с Universitat de Barcelona (Испания).