Исследователи создали необычный новый сплав, состоящий не из двух, а из пяти различных металлов, и использовали его в качестве катализатора. Новый двухмерный материал способен эффективно преобразовывать углекислый газ в окись углерода, потенциально помогая превратить парниковый газ в топливо.
Новый сплав принадлежит к классу материалов, называемых дихалькогенидами переходных металлов (TMDC), которые, как следует из названия, состоят из комбинаций переходных металлов и халькогенов. Чрезвычайно тонкие пленки TMDC недавно показали себя многообещающими для ряда электронных и оптических устройств , но исследователи нового направления задались вопросом, могут ли они также использоваться в качестве катализаторов химических реакций.
Считается, что, поскольку реакции происходят на поверхности катализатора, материалы с большой площадью поверхности будут более эффективными катализаторами. И поскольку листы толщиной всего в несколько атомов, TMDC представляют собой почти не что иное, как площадь поверхности.
Команда создала компьютерные модели, чтобы отсортировать все возможные комбинации переходных металлов и халькогенов и определить, какие из них будут наиболее эффективными катализаторами. В конце концов они остановились на одном, который содержал удивительные пять переходных металлов — молибден, вольфрам, ванадий, ниобий и тантал — вместе с серой в качестве халькогена.
«Вопрос был в том, можем ли мы синтезировать сплав TMDC, содержащий такое количество компонентов?» — говорит Джон Кэвин, автор исследования. «И улучшат ли они сокращение CO 2 до CO?»
Электронно-микроскопическое изображение структуры нового сплава (вверху в центре) и сечение, показывающее его атомную структуру (внизу в центре) — элементы, использованные для его создания, показаны по краям. Mishra Lab
После выбора наиболее многообещающего кандидата команда отправила данные сотрудникам из Университета Иллинойса для синтеза сплава. В ходе испытаний материал показал хорошие результаты при преобразовании углекислого газа в окись углерода с частотой оборота 58,3 в секунду.
Это означает, что они могут быть полезны для переработки парникового газа в пригодное для использования углеводородное топливо. Команда говорит, что этот новый сплав, а также четыре других сплава, которые показали себя многообещающими в качестве катализаторов, могут иметь другие применения, которые еще не исследованы.
«Это новые материалы, они никогда раньше не синтезировались», — говорит Рохан Мишра, ведущий автор исследования. «У них могут быть непредвиденные свойства».
Исследование опубликовано в журнале Advanced Materials .
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК