Квантовые эффекты в действии: российские ученые выяснили, как размер частиц меняет свойства катализаторов иридия и палладия

Ученые из Сколтеха и Хакасского государственного университета исследовали, как наночастицы иридия и палладия меняют свои каталитические свойства при переходе из кристаллического состояния в аморфное. Катализаторы – это вещества, ускоряющие химические реакции, и наночастицы этих металлов широко используются в различных процессах, например, при окислении угарного газа.

^[1]

В наномасштабе свойства материалов сильно отличаются от свойств больших образцов. Количество атомов на поверхности наночастицы сравнимо с количеством атомов внутри, поэтому квантовые эффекты играют значительную роль. Ученые изучили наночастицы иридия и палладия типа «ядро-оболочка», где один металл образует ядро, а другой – оболочку. Они рассмотрели разные варианты: иридий в ядре, палладий в оболочке и наоборот, а также сплав обоих металлов.

Так как температура плавления наночастиц значительно ниже, чем у крупных кусков металла, при высоких температурах, характерных для каталитических реакций, наночастицы могут переходить из упорядоченного кристаллического состояния в неупорядоченное аморфное. Ученые решили выяснить, как это изменение структуры влияет на каталитические свойства.

Исследование показало, что тип наночастицы (иридий в ядре или палладий в ядре) и толщина оболочки сильно влияют на распределение заряда на поверхности. Например, когда ядро из иридия покрыто палладием, электроны перетекают из ядра к поверхности, создавая отрицательный заряд. Интересно, что переход в аморфное состояние практически не меняет этот поверхностный заряд.

Источник ^[2]