💡 Ученые из Института органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН с коллегами с помощью компьютерного моделирования выяснили, как графеновый носитель влияет на работу нанокатализаторов из платины и золота. Результаты помогут проектировать более эффективные катализаторы для очистки газовых смесей. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда. Для окисления угарного газа до углекислого обычно используют катализаторы на основе платины — редкого и дорогого металла. Более доступной альтернативой могут стать материалы с добавлением золота. Однако оно менее активно участвует в химических реакциях, поэтому важно понять, как состав и структура катализатора влияют на его свойства. Исследователи изучили нанокластеры платины и золота размером до 24 атомов, размещенные на графене. Для этого они провели около 12 тысяч расчетов с помощью теории функционала плотности и дополнили их более чем 80 тысячами точек данных, полученных с использованием методов машинного обучения. ✔️ Ученые выяснили, что дефект графена изменяет электронное состояние нанокластера. Благодаря этому атомы золота, которые изначально слабо участвуют в реакции, включаются в процесс окисления угарного газа. Энергетический барьер реакции при этом снижается на 23%. ✔️ Моделирование показало, что молекулы угарного газа сами меняют структуру катализатора: по мере их присоединения атомы платины перемещаются наружу, изменяя состав и расположение активных центров. Таким образом, свойства катализатора зависят не только от его исходного строения, но и от того, как оно меняется во время реакции. «Для понимания работы катализатора важно знать, как меняются его активные центры при контакте с реагентами. В нашей модели молекулы угарного газа вызывают перераспределение атомов платины, а дефект графена меняет электронное состояние кластера и вовлекает золото в реакцию. Подходы 4D-катализа и SMART, учитывающие структуру вещества, подвижность атомов, активность, перестройку и термодинамику, позволяют связать эти процессы в единую картину. Это дает ориентиры для проектирования катализаторов с учетом тех превращений, которые происходят непосредственно во время их работы», — поясняет руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Михаил Хризанфоров, кандидат химических наук, старший научный сотрудник ИОХ РАН 📌 Результаты опубликованы в журнале Small 📌 Подробнее — в материале газеты «Коммерсант» 😊 РНФ | Телеграм | ВКонтакте | MAX #новостинауки_РНФ #химия