Причины разрушения электрокатализаторов выявили в университете Ватерлоо

Причины деградации электрокатализаторов, работающих на предприятиях по очистке окружающей среды, выявили химики из университета Ватерлоо, сообщает журнал Nature Catalysis.

Изучение структуры сложных катализаторов, известных как «наноразмерные электрокатализаторы», показало, что они не так стабильны, как считалось. Когда электричество проходит через них во время использования, атомы могут перестраиваться. В некоторых случаях, как обнаружили исследователи, электрокатализаторы полностью разлагаются.

«Современные электрокатализаторы состоят из сложных наноразмерных структур, которые повышают их эффективность. Однако мы обнаружили, что превосходная производительность этих сложных наноматериалов часто достигается ценой их постепенной структурной деградации, поскольку существует компромисс между их эффективностью и стабильностью», — говорит Анна Клинкова, профессор химического факультета Ватерлоо.

Ученые обнаружили, что перегруппировка атомов в катализаторе зависит от типа металла, структурной формы и условий реакции катализатора.

Они определили две причины перестановок. Некоторые небольшие молекулы могут временно прикрепляться к поверхности катализатора и уменьшать энергию, необходимую для перемещения атома по поверхности. В других случаях узкие области внутри катализатора концентрируют электрический ток, заставляя атомы металла смещаться, вызывая процесс под названием электромиграция.

Знания об этих структурных эффектах могут быть использованы в качестве одного из правил проектирования при разработке будущих катализаторов. Это позволит максимизировать их стабильность, говорят ученые. Также можно целенаправленно индуцировать реконструкцию в другую структуру, которая становится активной по мере начала реакции.