Исследователи из Великобритании обнаружили необычное свойство нового катализатора для разложения аммиака: он увеличивает свою активность, нарушая привычные законы химии. Это открытие может стать основой для создания более экологичных технологий.
Британские учёные разработали катализатор, который не просто сохраняет свою активность, но и увеличивает её в процессе работы. Это открытие ставит под сомнение устоявшиеся представления о химических реакциях и законах физики. Оно станет прорывом в производстве экологически чистого водорода.
Аммиак считается одним из самых энергоёмких носителей, но для его использования требуется разделить его на водород и азот. Эту задачу эффективно решают катализаторы, такие как рутений — редкий элемент, способный ускорять химические реакции. Исследователи из университетов Ноттингема, Бирмингема и Кардиффа создали катализатор на основе графита с нанокластерами рутения.
Наночастицы рутения вступали в реакцию с аммиаком, разлагая его на водород и азот. Удивительно, но чем дольше катализатор работал, тем выше становилась его эффективность.
«Мы заметили, что активность катализатора увеличивается со временем, что противоречит привычным процессам дезактивации. Чтобы понять природу этого явления, мы изучили его структуру с помощью сканирующего просвечивающего электронного микроскопа», — рассказал доктор Ифань Чен, сотрудник химического факультета Ноттингемского университета.
Фото: University of Nottingham
Оказалось, что в процессе работы рутений собирается в нанокластеры размером 2–3 нм², формирующие пирамидальные структуры. Это увеличивает площадь активной поверхности катализатора, что и объясняет рост его эффективности.
Для создания катализатора использовали метод магнетронного распыления, при котором рутений осаждается на графитовый стержень. Такой подход обеспечивает максимальную доступность атомов рутения для взаимодействия с аммиаком.
Профессор Андрей Хлобыстов отметил, что открытие открывает новые перспективы в разработке катализаторов для получения водорода. «Этот прорыв может ускорить переход к экологически чистой энергетике и помочь в достижении целей по снижению углеродных выбросов», — подчеркнул он.
Новое исследование задаёт направление для разработки самосовершенствующихся систем, которые способны поддерживать устойчивое производство водорода и сократить зависимость от ископаемого топлива.
