Химики из МГУ имени М. В. Ломоносова вместе с учеными из ФТИ имени А. Ф. Иоффе РАН смогли синтезировать и исследовать высокоэффективные «корочковые» биметаллические катализаторы, которые могут использоваться для экологического катализа и нефтехимических процессов. Результаты исследования опубликованы в журнале ChemCatChem.

У «двойных» катализаторов в структуре есть каталитические центры двух металлов. Это позволяет проводить важные промышленные процессы в более мягких условиях, что снижает финансовые затраты и нагрузку на экологию. Российские исследователи предложили использовать для их получения метод лазерного электродиспергирования (ЛЭД). Также ученые впервые исследовали активность двойных катализаторов, синтезированных таким методом, в реакциях окислительно-восстановительного катализа: окислении угарного газа и серосодержащих компонентов нефти.

Исследователи показали, что палладий-никелевый катализатор на оксиде алюминия, который содержит всего 5×10^-3 % металлов, обладает в шесть раз большей активностью в окислении угарного газа, чем обычный палладий. Биметаллический никель-вольфрамовый катализатор оказался в два раза активнее вольфрамового и при этом обладал большей устойчивостью в агрессивной реакционной среде: одна порция катализатора позволила успешно получить продукты из пяти и более порций реагентов.

Ученые показали, что с помощью никель-вольфрамовых катализаторов можно проводить сразу два нефтехимических процесса — гидрообработку и окислительное обессеривание. Это позволит упростить такие процессы и снизить затраты. Лазерное излучение позволило нанести на инертный носитель мельчайшие наночастицы металлов.

На мишень из выбранного металла ученые воздействовали лазером: капли расплавленного металла заряжались в плазме лазерного луча и делились на все более мелкие капельки — до нескольких нанометров в диаметре. В результате исследователи получили однородные по размеру капли, чего невозможно достичь в растворе.

Затем эти наноструктуры помещали на носитель — оксид алюминия. В результате химики смогли получить эффективные катализаторы с очень низким содержанием благородных металлов (платины, палладия). Это существенно снижает их стоимость по сравнению с аналогами, созданными традиционными методами растворной химии.