Исследователи извлекают золото с помощью улучшенного катализатора

Впервые исследователи, в том числе из Токийского университета, обнаружили способ повысить долговечность золотых катализаторов за счет создания защитного слоя из кластеров оксидов металлов. Усовершенствованные золотые катализаторы могут выдерживать более широкий спектр физических сред, чем эквивалентные неэкранированные материалы. Это может расширить спектр возможных применений, а также в некоторых случаях снизить энергопотребление и затраты. Эти катализаторы широко используются в промышленности, включая химический синтез и производство лекарств. Эти отрасли могут извлечь выгоду из улучшенных золотых катализаторов.

Золото любят все: спортсмены, пираты, банкиры – все. Исторически он был привлекательным металлом для изготовления таких предметов, как медали, ювелирные изделия, монеты и т. д. Причина, по которой золото кажется нам блестящим и привлекательным, заключается в том, что оно химически устойчиво к физическим условиям, которые могут потускнеть другие материалы, таким как тепло, давление, окисление и другие повреждения. Однако, как это ни парадоксально, крошечные частицы золота на наноуровне меняют эту тенденцию и становятся настолько реактивными, что в течение долгого времени они были необходимы для создания различных типов катализаторов, промежуточных продуктов, которые ускоряют или каким-то образом позволяют протекать химической реакции. Другими словами, они полезны или необходимы для превращения одного вещества в другое, отсюда их широкое использование в синтезе и производстве.

«Золото — замечательный металл, и его хвалят в обществе, особенно в науке», — сказал доцент Косуке Судзуки с кафедры прикладной химии Токийского университета. «Оно отлично подходит для катализаторов и может помочь нам производить целый ряд вещей, включая лекарства. Это связано с тем, что золото имеет низкую способность адсорбировать молекулы и очень избирательно относится к тому, с чем оно связывается, поэтому оно обеспечивает очень точный контроль». Для процессов химического синтеза. Золотые катализаторы часто работают при более низких температурах и давлениях, чем обычные катализаторы, требуя меньше энергии и снижая воздействие на окружающую среду.

Хотя золото и хорошо, у него есть некоторые недостатки. Он становится более реакционноспособным, если состоит из более мелких молекул, и наступает момент, когда катализатор из золота может начать отрицательно страдать от тепла, давления, коррозии, окисления и других условий. Сузуки и его команда подумали, что могут улучшить эту ситуацию, и разработали новый защитный агент, который мог бы позволить золотому катализатору сохранять свои полезные функции, но в более широком диапазоне физических условий, которые обычно препятствуют или разрушают типичный золотой катализатор.

«Современные наночастицы золота, используемые в катализаторах, имеют определенный уровень защиты благодаря таким агентам, как додекантиол и органические полимеры. Но наши новые частицы основаны на группе оксидов металлов, называемых полиоксометаллатами, и они дают гораздо лучшие результаты, особенно в отношении окислительных процессов. стресс». «В настоящее время мы изучаем новые структуры и способы применения полиоксометаллатов», — сказал Сузуки. На этот раз мы применили полиоксометаллат к наночастицам золота и подтвердили, что полиоксометаллат повышает долговечность наночастиц. Реальная задача заключалась в применении широкого спектра аналитических методов для проверки и проверки всего этого. «

Команда использовала различные методы, известные под общим названием спектроскопия. Было использовано как минимум шесть спектроскопических методов, которые различаются типами информации, которую они дают о материи и ее поведении. Но в целом они работают, направляя на материал определенный тип света и измеряя, как этот свет каким-то образом меняется, с помощью специализированных датчиков. Судзуки и его команда провели месяцы, проводя различные тесты и различные конфигурации своих экспериментальных материалов, пока не нашли то, что искали.

«Мы не просто стремимся улучшить некоторые методы химического синтеза, — сказал Судзуки. — Существует множество применений улучшенных наночастиц золота, которые можно использовать на благо общества». «Катализаторы для разрушения загрязнений (многие бензиновые автомобили уже имеют знакомый каталитический нейтрализатор), пестициды с меньшим воздействием, зеленая химия для возобновляемых источников энергии, медицинские вмешательства, датчики для выявления патогенов пищевого происхождения, и этот список можно продолжать. Но мы также хотим пойти дальше. У нас есть следующие шаги: «Следующими шагами будет улучшение диапазона физических условий, при которых мы сможем сделать наночастицы золота более гибкими, а также выяснить, как мы можем добавить некоторую прочность другим полезным каталитическим металлам, таким как рутений, родий, рений и т. д. конечно, то, что люди ценят выше золота: платину».