Химики открыли «невозможную» реакцию катализа
Производство зеленого водорода требует больших затрат энергии, значительная доля которой приходится на выделение кислорода из воды. Чтобы повысить эффективность процесса, необходимо хорошо понимать механизмы протекающих реакций. Ученые из Университета Дуйсбург-Эссена внесли значительный вклад в развитие этого направления, пишет Phys.org.
До недавнего времени моделирование механизмов реакций базировалось на представлении, согласно которому элементарные стадии следуют друг за другом последовательно, а не параллельно. Специалисты показали, что данное утверждение далеко не универсально. Исследование продемонстрировало, что иногда процессы действительно протекают одновременно. Это открытие позволяет оптимизировать твердые катализаторы, применяемые в технологиях преобразования и аккумулирования энергии.
Катализаторы бывают двух типов: гомогенные, находящиеся в той же физической форме, что и реагирующие вещества (например, оба компонента жидкие); и гетерогенные, представляющие собой твердые частицы, взаимодействующие с жидкостью или газом. В процессе гетерогенного катализа молекулы сначала закрепляются на поверхности катализатора (адсорбция), затем вступают в реакцию и покидают поверхность (десорбция).
До сих пор исследования твердых катализаторов, то есть гетерогенного варианта, предполагали, что адсорбция и десорбция происходят последовательно: реагент связывается с катализатором, вступает в реакцию, а затем продукт растворяется. Однако при гомогенном катализе, как известно, эти стадии протекают одновременно.
Ученые продемонстрировали, что твердый диоксид иридия (IrO₂), используемый в производстве зеленого водорода, ведет себя аналогично гомогенным катализаторам. Выделяемый кислород образуется согласно механизму типа Вальдена, при котором адсорбция и десорбция осуществляются синхронно. Это противоречит предыдущим представлениям и открывает новые возможности для совершенствования твердых катализаторов, которые в большей степени соответствуют принципам гомогенной химии.
Ранее ученые нашли самую большую «ароматическую» молекулу в глубоком космосе. Это химическое соединение, которое переворачивает представления о том, когда и где во Вселенной могут появляться строительные блоки для живых организмов.
