Расчёты показали, как активировать золото для окисления угарного газа

Учёные из Института органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН показали, что дефект графена вовлекает золото в окисление угарного газа. В компьютерной модели платиново-золотого катализатора энергетический барьер реакции снизился на 23%.

Исследователи проанализировали, как в нанокластерах платины и золота (до 24 атомов) возникают и перестраиваются активные центры при взаимодействии с угарным газом. Для этого они выполнили около 12 тысяч расчётов методом теории функционала плотности и добавили свыше 80 тысяч точек данных с помощью машинного обучения.

Связывание угарного газа с атомами кластера определялось прежде всего их ближайшим атомным окружением. Поэтому при оценке активности катализатора важно учитывать разные варианты расположения атомов: они могут создавать сходные участки для связывания молекул.

Учёные смоделировали кластер из атомов платины и золота на графене, в котором отсутствовал один атом углерода. Такой дефект закреплял кластер и менял распределение электронной плотности. Благодаря этому изначально неактивные атомы золота вовлекались в окисление угарного газа до углекислого, а расчётный энергетический барьер реакции снижался на 23%.

Моделирование показало, что по мере присоединения молекул угарного газа атомы платины перемещаются наружу, меняя состав активных центров — то есть реагенты сами влияют на строение поверхности, где происходит их превращение.

Ранее по теме: Катализатор превращает древесину в авиатопливо: он перерабатывает 83 % угарного газа

Источник: Российский научный фонд