Российские ученые предложили метод получения катализаторов на основе оксида платины, который состоит в растворении этого металла в разбавленном растворе серной кислоты. Такие катализаторы могут найти применение в водородной энергетике, химической промышленности и в других сферах. Исследование, выполненное при финансовой поддержке Российского научного фонда, опубликовано в журнале ACS Inorganic Chemistry.

Платина — один из самых ценных металлов. Она применяется в различных сферах — от техники до ювелирного дела. В промышленности и в науке наибольшее внимание уделяют потенциалу использования платины и ее соединений в качестве катализаторов. Они обладают высокой активностью и безвредны для окружающей среды. Такие катализаторы могут применяться в различных сферах: в производстве удобрений для сельского хозяйства, в химическом синтезе, в получении водорода для энергетики и т. д.

Российские химики из Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН и Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН изучили взаимодействие платины с серной кислотой. При этом они показали, что многое зависит от концентрации самой кислоты. Если использовать разбавленную серную кислоту, то образующаяся система нестабильна, и в ней самопроизвольно образуются частицы оксида платины сферической формы. При повышении концентрации кислоты в основном наблюдаются моноядерные (то есть с единственным атомом платины) комплексы с молекулой воды и сульфат-ионами, а в концентрированной кислоте преимущественно получаются полиядерные сульфатные комплексы платины. Наиболее интересными ученым показались частицы оксида платины — это так называемый катализатор Адамса. В других работах катализаторы такого типа получали путем растворения платины в азотной кислоте, но аналогичный процесс с использованием серной кислоты оказался более плавным. Кроме того, его легче регулировать. В будущем исследователи планируют подробнее охарактеризовать комплексы платины, которые образуются в концентрированных растворах серной кислоты, а также описать влияние температуры на получение частиц оксида платины.

Основное применение полученных катализаторов на основе оксида платины ученые видят в водородной энергетике. Они могут играть роль фотокатализаторов, облегчая процесс разложения воды на водород и кислород под действием света. Кроме того, такие катализаторы могут быть важны для очистки воды. Преимуществом частиц оксида платины, полученных таким образом, является то, что для их применения не требуются органические стабилизаторы или дополнительные модификации.

«Используя то, что исследованные системы неустойчивы и со временем в них самопроизвольно образуются частицы оксида платины, мы разработали новый метод приготовления высокоактивных катализаторов для получения водорода под действием видимого света. Активность таких материалов сопоставима с лучшими известными в данной области катализаторами, а метод очень прост и удобен для масштабирования, то есть применения в промышленном производстве», — объяснил Данила Васильченко, руководитель проекта, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Института неорганической химии имени А.В. Николаева СО РАН.