ТАСС, 1 ноября. Американские химики разработали плазмонный фотокатализатор на базе родия и меди, который позволяет осуществлять паровую конверсию — извлекать водород из метана — при относительно низкой температуре, составляющей порядка 450 градусов Цельсия. Это позволит сократить затраты энергии и топлива на производство водорода, пишут ученые в статье, опубликованной в журнале Nature Catalysis.
«На долю паровой конверсии метана приходится примерно половина от общего объема водорода, производимого мировой промышленностью. Для ее осуществления требуются высокие температуры, что ведет к большому расходу энергии и существенным выбросам парниковых газов. Мы разработали стабильный плазмонный фотокатализатор на базе родия и меди, чье создание сделает производство водорода более “зеленым”, — пишут исследователи.
Этот катализатор был разработан группой американских химиков под руководством профессора Райсовского университета (США) Наоми Халас. Он представляет собой набор из наночастиц из родия и меди, которые были нанесены на определенном расстоянии на поверхность подложки из оксидов алюминия и магния. Эти структуры расположены в пространстве таким образом, что они вырабатывают так называемые плазмоны при взаимодействии со светом.
Плазмонами ученые называют особые коллективные колебания электронов, способные распространяться вдоль поверхности металлов и других материалов. Исследователи достаточно давно заметили, что плазмоны, возникающие на поверхности металлических наночастиц, особенно сильно нагревают окружающую их среду и способствуют появлению электронов, которые активно взаимодействуют с поглощенными металлами молекулами.
Два года назад ученые обнаружили, что плазмоны можно использовать для расщепления молекул аммиака на азот и водород при очень низких температурах. Это открытие натолкнуло их на мысль, что аналогичным образом можно также ускорить проведение паровой конверсии метана, подобрав наночастицы, способные активно взаимодействовать с молекулами углеводородов и воды.
Последующие опыты показали, что этого можно добиться при помощи генераторов плазмонов, состоящих на 97% из атомов меди, и на 3% — из атомов благородного металла родия. Катализаторы на базе подобных наночастиц способны расщеплять метан на водород и угарный газ при температуре порядка 450 градусов Цельсия и при этом они остаются стабильными на протяжении десятков часов. Как надеются химики, их разработка значительно удешевит производство водорода и сделает его менее вредным для окружающей среды.