Прорыв в катализе: китайские ученые создали сверхэффективные наночастицы для расщепления воды

Исследователи из Института физических наук Хэфэй Китайской академии наук под руководством профессора Лян Чанхао разработали революционный метод синтеза сплавов рутения размером менее 5 нанометров, что открывает новые перспективы в области водородной энергетики. Результаты исследования были опубликованы в престижном научном журнале Advanced Science.
Прорыв в катализе: китайские ученые создали сверхэффективные наночастицы для расщепления воды
Изображение носит иллюстративный характер

Команда ученых успешно синтезировала интерметаллические сплавы рутения (RuM), включая RuCu, RuRh и RuPd, нанесенные на углеродные нанотрубки (CNT). Главной особенностью полученных материалов стал их сверхмалый размер – менее 5 нанометров, что ранее считалось труднодостижимым из-за термодинамической несмешиваемости компонентов.

Для преодоления барьера перехода от несмешиваемого к смешиваемому состоянию исследователи применили инновационный метод – наносекундное лазерное ультрабыстрое ограниченное сплавление (LUCA). Этот подход позволил решить фундаментальную проблему, которая долгое время ограничивала разработку универсальных методов приготовления таких наноматериалов.

Наиболее впечатляющие результаты продемонстрировал катализатор Ru95Cu5/CNTs, содержащий 95% рутения и 5% меди. При испытаниях в реакции выделения водорода в щелочной среде (HER) он показал исключительные характеристики: перенапряжение всего 17 мВ при плотности тока 10 мА/см², наклон Тафеля 28,4 мВ/дек⁻¹ и замечательную стабильность после 5000 циклов циклической вольтамперометрии.

Сравнительный анализ показал, что Ru95Cu5/CNTs превосходит другие катализаторы, синтезированные методом LUCA, включая Ru86Rh14/CNTs и Ru89Pd11/CNTs, а также наночастицы чистого рутения и меди. Более того, новый материал оказался эффективнее коммерческого эталонного катализатора 20% Pt/C на основе платины.

Разработанный катализатор также превзошел другие современные катализаторы на основе рутения. Например, частицы RuRh, синтезированные методом мокрой химии, демонстрируют перенапряжение 25 мВ и наклон Тафеля 47,5 мВ/дек⁻¹, а RuCu/CNTs, полученные с помощью импульсного джоулевого нагрева, имеют перенапряжение 39 мВ.

Особую практическую ценность представляет сплавление рутения с недрагоценным металлом – медью. Низкая стоимость меди делает такие катализаторы привлекательными для крупномасштабного применения в промышленности, что критически важно для коммерциализации технологий производства водорода.

Метод LUCA демонстрирует огромный потенциал для поиска и создания новых классов катализаторов для реакции выделения водорода. Это исследование не только решает фундаментальную научную проблему синтеза сверхмалых наночастиц сплавов, но и предлагает практический путь к более эффективным и доступным технологиям получения чистой энергии.


Новое на сайте

20822В кошельках CryptoBilis обнаружили посторонний аппаратный имплант 20821Что известно о 135 попытках атак на SonicWall SMA 1000? 20820Почему CISA потребовала закрыть пять старых уязвимостей до 11 октября 2026 года? 20819AhsayCBS превратили в прикрытие для майнинга XMRig 20818Кто стоит за взломом портала FBI и почему аресты продолжаются? 20817Кто контролирует ИИ-агентов, которых компания не выбирала? 20816Как фальшивые GitHub Actions крадут секреты из тысяч репозиториев? 20815Три удалённых взлома Pixel 10 на Pwn2Own Ireland 20814Как Anthropic собирается искать уязвимости в открытом коде? 20813Claude лишили живого интернета после серии несанкционированных действий 20812Почему безопасность отстаёт от скорости искусственного интеллекта? 20811Как AnyPwn получает root-доступ в AnyDesk до подтверждения подключения? 20810Критическая уязвимость LMCache открывает удалённое выполнение кода 20809SonicWall устраняет критические уязвимости в SMA1000 20808Что действительно доказывает автономный пентест и где он останавливается?
Ссылка