Катализаторами химических реакций обычно называют вещества, которые существенно ускоряют ход той или иной реакции (например, A ® B), но сами при этом не расходуются. Это, конечно, так. Но в идеале катализаторы должны не только увеличивать скорость реакции, но и проявлять селективность (избирательность) своего действия (A ® B или A ® C) или даже способствовать образованию менее выгодного с энергетической точки зрения соединения

Важным требованием к катализаторам является также их устойчивость при высокой температуре. В качестве катализаторов часто используются металлические наночастицы, обладающие большой удельной (в расчете на единицу массы) площадью поверхности. Селективность их действия определяется химическим составом и размерами наночастиц. Проблема, однако, заключается в слипании наночастиц при нагреве до температуры реакции и соответствующей потере ими своих каталитических свойств.

О новых результатах в области нанокатализа сообщается в февральском номере журнала Nature Materials [1, 2]. В работе [1] наночастицы Pt, имевшие форму тетраэдров с параллельными плоскостям (111) гранями, были использованы для стимуляции перехода молекул бутана из одного изомера в другой, менее устойчивый в газовой фазе. При повышении температуры до 575 К форма наночастиц изменялась, и они становились катализаторами обратного перехода между этими же изомерами. В работе [2] наночастицы (опять же из Pt) покрывали мезопористыми «оболочками» SiO₂, которые препятствовали агломерации наночастиц вплоть до температуры 1000 К. Эти оболочки, однако, не подавляли каталитическую способность наночастиц благодаря наличию в них пор, достаточно широких для переноса реагентов к поверхности наночастицы, а продуктов реакции – от нее.

Науку о катализе часто критикуют за ее эмпирический характер. Как бы в ответ на эту критику авторы [1] выполнили численные расчеты электронной и кристаллической структуры наночастиц первопринципными методами и показали, что причиной повышенной каталитической активности исследованных ими наночастиц является реконструкция поверхности, сопровождающаяся изменением ее электронных характеристик.

• 1. I.Lee et al., Nature Mater. 8, 132 (2009)
• 2. G.Somorjai et al., Nature Mater. 8, 126 (2009)