В лаборатории Университета Тохоку разработан инновационный одноатомный катализатор, способный эффективно очищать воду от загрязнений. Исследование, опубликованное в журнале Angewandte Chemie International Edition, демонстрирует значительный прогресс в области экологически чистых технологий водоочистки.
Научная группа под руководством доцента Хао Ли из WPI-AIMR провела масштабное исследование 43 различных металл-N4 структур, включающих как переходные, так и основные группы металлических элементов. Используя метод жёсткого шаблона, учёным удалось достичь впечатляющего показателя содержания металла в 83 весовых процента и создать мезопористую структуру.
В ходе экспериментов были протестированы пять металлов: железо, кобальт, никель, медь и марганец. Наилучшие результаты показал одноатомный катализатор на основе железа, продемонстрировавший стабильную работу в течение 100 часов непрерывной эксплуатации. Константа скорости реакции достигла значения 100,97 мин-1 г-2.
Механизм работы катализатора основан на снижении энергетического барьера реакции через формирование промежуточного соединения O и генерацию синглетного кислорода, что приводит к эффективному разложению загрязняющих веществ. Расчёты методом теории функционала плотности подтвердили теоретические предположения исследователей.
Для разработки катализатора использовалась Цифровая Каталитическая Платформа (DigCat) – крупнейшая экспериментальная база данных по катализу, созданная в лаборатории Хао Ли. Этот инструмент позволил объединить методы прогнозирования на основе данных с прецизионным синтезом материалов.
Новая технология находит применение в химической промышленности, процессах преобразования энергии и природоохранных мероприятиях. Особенно важным является использование катализатора для очистки воды, где он демонстрирует существенные преимущества перед традиционными гетерогенными катализаторами.
Разработанный метод не только повышает эффективность очистки воды, но и значительно снижает энергопотребление процесса. Это открывает новые перспективы в области разработки катализаторов и решении глобальных экологических проблем.
Изображение носит иллюстративный характер
Научная группа под руководством доцента Хао Ли из WPI-AIMR провела масштабное исследование 43 различных металл-N4 структур, включающих как переходные, так и основные группы металлических элементов. Используя метод жёсткого шаблона, учёным удалось достичь впечатляющего показателя содержания металла в 83 весовых процента и создать мезопористую структуру.
В ходе экспериментов были протестированы пять металлов: железо, кобальт, никель, медь и марганец. Наилучшие результаты показал одноатомный катализатор на основе железа, продемонстрировавший стабильную работу в течение 100 часов непрерывной эксплуатации. Константа скорости реакции достигла значения 100,97 мин-1 г-2.
Механизм работы катализатора основан на снижении энергетического барьера реакции через формирование промежуточного соединения O и генерацию синглетного кислорода, что приводит к эффективному разложению загрязняющих веществ. Расчёты методом теории функционала плотности подтвердили теоретические предположения исследователей.
Для разработки катализатора использовалась Цифровая Каталитическая Платформа (DigCat) – крупнейшая экспериментальная база данных по катализу, созданная в лаборатории Хао Ли. Этот инструмент позволил объединить методы прогнозирования на основе данных с прецизионным синтезом материалов.
Новая технология находит применение в химической промышленности, процессах преобразования энергии и природоохранных мероприятиях. Особенно важным является использование катализатора для очистки воды, где он демонстрирует существенные преимущества перед традиционными гетерогенными катализаторами.
Разработанный метод не только повышает эффективность очистки воды, но и значительно снижает энергопотребление процесса. Это открывает новые перспективы в области разработки катализаторов и решении глобальных экологических проблем.
