Американские ученые из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли и Национальной ускорительной лаборатории SLAC раскрыли фундаментальные механизмы, ограничивающие эффективность медных катализаторов — ключевых компонентов систем искусственного фотосинтеза. Исследование опубликовано в научном издании Journal of the American Chemical Society (JACS).
С помощью методов современной рентгенографии команда впервые наблюдала, как наночастицы меди изменяются в процессе электрохимического восстановления CO2.
Применение малоуглового рентгеновского рассеяния (SAXS) позволило выявить два конкурирующих механизма деградации: миграцию и коалесценцию частиц (объединение наночастиц в крупные кластеры), а также созревание Оствальда — растворение мелких частиц и их осаждение на более крупных фрагментах.
«Наши наблюдения показали, что в первые 12 минут доминирует процесс миграции, после чего активируется созревание Оствальда», — поясняет соавтор исследования Уолтер Дрисделл.
Полученные результаты открывают новые возможности для создания стабильных каталитических систем. Ученые уже планируют тестировать защитные покрытия и методы легирования, которые могли бы значительно продлить срок службы катализаторов для преобразования углекислого газа в жидкое горючее.
Ранее ученым впервые удалось искусственно воссоздать фотосинтез растений.
