Výkonný platinový katalizátor zostáva tekutý pri izbovej teplote
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 8. 6. 2022
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Vedci vytvorili formu platiny, ktorá môže zostať tekutá aj pri izbovej teplote, zmiešaním malého množstva vzácneho kovu s gáliom. Táto nová kvapalná platina vykonáva katalytické reakcie efektívnejšie ako pevný platinový katalyzátor, pričom sa spotrebuje oveľa menej kovu.
Platina je výkonným katalyzátorom mnohých rôznych reakcií, najčastejšie sa používa v palivových článkoch a v katalyzátoroch na čistenie emisií vozidiel. Problémom však je, že ide o jeden z najvzácnejších a najdrahších kovov na Zemi, čo obmedzuje rozsah zariadení s platinovými katalyzátormi. Vedci preto experimentujú s novými spôsobmi, ako znížiť množstvo platiny potrebnej pre tieto zariadenia alebo ju dokonca úplne odstrániť.
Austrálski výskumníci z univerzity Nového Južného Walesu v Sydney teraz našli nový spôsob, ako drasticky znížiť množstvo platiny potrebnej na tieto reakcie. Namiesto ukotvenia atómov platiny na pevnú matricu tím našiel spôsob, ako ich zavesiť do kvapaliny, čím sa dosiahne vyššia účinnosť a možnosť opätovného použitia.
Najprv sa platina rozpustí v gáliu pri teplote približne 300 stupňov Celzia počas niekoľkých hodín. Potom, keď sa zmes ochladí, stane sa z nej katalytický materiál, ktorý zostane tekutý nad nízkou teplotou topenia gália 29,8 stupňa Celzia, čo je izbová teplota počas teplého letného dňa. To je oveľa menej ako bežná teplota topenia platiny, ktorá je až 1 768 stupňa Celzia.
Výsledný materiál mal niekoľko úžasných vlastností. Mohol vykonávať oxidačné aj redukčné reakcie, pri ktorých sa do látky pridáva alebo z nej odoberá kyslík. Aj keď platina tvorila len 0,0001 % atómov v zliatine, kvapalný katalyzátor bol viac ako tisíckrát účinnejší ako pevný katalyzátor zložený z 10 % platiny. A čo je ešte lepšie, na katalyzátore sa nehromadia vedľajšie produkty a neznižujú jeho účinky ako v prípade pevných katalyzátorov.
Pri podrobnejšom skúmaní kvapalného katalyzátora tím zistil, že žiadne dva atómy platiny sa nikdy navzájom nedotýkajú, zostávajú rozptýlené v celom gáliu. Zdá sa zvláštne, že platina pôsobí na okolité gálium, ktoré namiesto nej vykonáva katalytickú činnosť.
„Platina je v skutočnosti trochu pod povrchom a aktivuje atómy gália okolo seba,“ povedal Dr. Andrew Christofferson, autor štúdie. „Takže kúzlo sa deje na gáliu pod vplyvom platiny. Ale bez prítomnosti platiny sa to nedeje. Toto je úplne odlišné od akejkoľvek inej katalýzy, ktorú niekto preukázal, pokiaľ vieme.“
Tím tvrdí, že nová technika demonštruje spôsob, ako ešte viac natiahnuť naše tenké zásoby platiny, čo umožní použiť oveľa menšie množstvo platiny na rovnaké alebo dokonca silnejšie katalytické účinky. Tým by sa mali znížiť aj náklady, čo by umožnilo širšie využitie účinných katalyzátorov.
Výhody však presahujú rámec platiny. Vedci tvrdia, že tento druh katalyzátora z tekutých kovov by sa mohol testovať s viac ako 1 000 ďalšími možnými kombináciami prvkov, čo by viedlo k rovnako veľkému počtu rôznych reakcií. Ich skúmanie bude predmetom budúcej práce.
Výskum bol uverejnený v magazíne Nature Chemistry.
