Снимк с сканирующего электронного микроскопа платинок MoSSe (молибден, сера и селен). Фото: Александр Орешонков / ФИЦ КНЦ СО РАН
Ученые России и Германии создали способ изготовления катализаторов с молибденом, вольфрамом, серой и селеном. Journal of Alloys and Compounds.
Технология основана на масштабируемом методе создания многослойных материалов: сплавов, состоящих из молибдена, серы и селена. MoSSe), а также вольфрам, сера и селен (WSSeЭти материалы образуют упорядоченные плоскости. Учёным удалось синтезировать микронные и наноразмерные пластины этих материалов толщиной в одну кристаллическую ячейку. Такие тонкие материалы, по словам учёных, обладают уникальными свойствами, потому что электроны в них ведут себя иначе, чем в объемных материалах.
Водород, имея нулевой углеродный след, всё чаще рассматривается как замена углеводородному топливу. Переход на него называют светлым будущим энергетики. H2 Его переработки всё чаще приобретают статус популярного продукта. Предполагается, что к 2050 году мировой спрос на водород достигнет приблизительно 500 миллионов тонн ежегодно.
Ученые предложили новое решение, делающее процесс производства водорода более простым и экономичным по сравнению с методами, полагающимися на дорогие благородные металлы, такие как платина.
«Для изготовления слоистых материалов MoSSe и WSSe В ампулах использовался прямой метод синтеза с молибденом или вольфрамом, серой и селеном. Смесь запаивалась в кварцевые ампулы, затем подвергалась многостадийному нагреву по протоколу. В результате в слоях образовывалось хаотичное распределение серы и селена. Формировались “бутерброды”: слой серы/селена, затем слой атомов молибдена или вольфрама, снова слой серы/селена. Многослойная структура катализатора получалась путем наложения “бутербродов”. Александр Орешонков.
Пластина из вольфрама, серы и селена. Фото: Александр Орешонков / ФИЦ КНЦ СО РАН
Александр Орешонков С подробностями исследования поделился корреспонденту «Научной России». Рассказал, за какую часть работы отвечали российские специалисты, а за какую ― немецкие, и сообщил о ближайших планах научной группы, а также о сложностях, с которыми пришлось столкнуться в ходе эксперимента.
В России были синтезированы образцы для исследования. Тестовые эксперименты и полная разработка режимов синтеза прошли в Гиссенском университете им. Юстуса Либиха во время научной стажировки соавтора работы. Идея работы с данными материалами заинтересовала профессора Мюллер-Бушбаума, что привело к плодотворным обсуждениям и началу сотрудничества. В Красноярске был проведен рентгеноструктурный анализ образцов. После подтверждения синтеза нужных составов в Красноярске выполнилось расслоение порошков до наноразмерных пластин. Фотографии нанопластин были получены с помощью сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии также в Красноярске. В дополнение к этому, в Красноярске проводилось численное моделирование некоторых свойств полученных соединений. Электрохимические исследования были проведены в Москве соавтором работы д.х.н., Станиславом Евлашиным, в Центре технологий материалов Сколковского института науки и технологий. В настоящее время продолжается работа по разработке материалов, которые могут использоваться в качестве катализаторов для разложения воды. Синтезированы образцы других химических составов, также рассматриваются варианты уменьшения времени синтеза катализаторов, что важно для промышленного производства. Самый сложный этап в этом исследовании — подбор условий синтеза материалов. Попытки, дающие неудовлетворительные результаты, всегда присутствуют.
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации поддержало выпуск данного материала.