«Нанорозмірні каталізатори»
нанорозмірний каталізатор наука
Введення
нанокаталіз є швидко розвивається областю науки, яка включає використання наноматеріалів в якості каталізаторів для різних процесів каталізу. Каталіз є одним з найстаріших методів, що використовує наночастинки. Алюміній, залізо, діоксид титану, глина, кварц - всі вони застосовувалися в якості каталізаторів нанорозмірною форми протягом багатьох років.
Незважаючи на те, що результати наукових досліджень внесли значний внесок у наше розуміння фундаментального каталізу, більшість сучасних комерційних каталізаторів і раніше виробляються за методом «перемішування-струшування-запікання» суміші кількох компонентів, тому утворення нанорозмірною структури в цих каталізаторах проблематично, що призводить до малої ефективності цих речовин. Завдяки своїм комплексам фізико-хімічних властивостей у нанометровому діапазоні, будь-які характеристики більшості комерційних каталізаторів виявляються незадовільними. Нанокаталізатори мають дуже велику площу поверхні, яка позитивно впливає на швидкість реакції.
Основною метою нанокаталітіческіх досліджень є виробництво каталізаторів з 100% селективністю, надзвичайно високою активністю, низьким споживання енергії та довгий термін служби. Це може бути досягнуто тільки шляхом точного контролю розмірів, форми, просторового розподілу, складу поверхні і електронної структури, термічної і хімічної стабільності окремих нанокомпонентів.
1.Гомогенний і гетерогенного каталізу
Дослідження нанокаталіза переживають бурхливе зростання протягом останніх десяти років у гомогенному і гетерогенному напрямках. Так як наночастинки мають велике відношення площі поверхні до об'єму, в порівнянні з сипучими матеріалами, вони є привабливими кандидатами для використання в якості каталізаторів.
У гомогенному каталізі каталізатори використовуються в тому ж середовищі як і решта реагенти: для наночастинок це може бути розчин або суспензій наночастинок в розчиннику. Особливо часто використовуються в якості каталізаторів нанорозмірні частинки перехідних металів. Колоїдні розчини наночастинок повинні бути стабілізовані з метою запобігання агрегації, а також мати можливість переробки. Такі каталізатори є є дуже ефективними, тому що велика кількість атомів знаходиться на поверхні наночастинок. Методи, які використовується для синтезу наночастинок перехідних металів в колоїдних розчинах, дуже важливі для каталітичних процесів. У ході синтезу необхідно контролювати розмір і форму утворюються наночасток перехідних металів. Метод хімічного відновлення солей перехідних металів є найбільш широко використовуваним методом отримання колоїдних розчинів нанокаталізатор в гомогенному каталізі. Є чотири синтетичних методу для підготовки колоїдних розчинів, які не так часто використовується:
· теплові, фотохімічні
· відновлення лиганда металоорганічних сполук
· отримання наночастинок в процесі «випаровування - конденсація»
· електрохімічне відновлення солей перехідних металів
