Одноатомный нано-катализатор на базе целлюлозы, железа и кобальта, позволяющий превращать молекулы водорода и азота в аммиак с низкими затратами энергии и малым ущербом для природы, разработали химики из Китая и Австралии.
Результаты опытов ученых были раскрыты в статье в журнале Nature Sustainability.
Исследователи отмечают, что создание "зеленых" методов синтеза аммиака является необходимым, так как на долю его производства приходится примерно 2% энергии и около 1,8% выборов парниковых газов.
В прошлом ученые уже пытались использовать их для создания катализаторов для производства аммиака на базе железа и других металлов, однако их эффективность оставалась низкой из-за проблем с равномерным распределением ускоряющих реакцию атомов по толще наночастиц и других наноматериалов, пишет ТАСС.
Профессор Чжао Хуэйцзюнь и его коллеги решили эту проблему при помощи так называемой бактериальной целлюлозы, которая представляет собой сверхчистый и очень упорядоченный аналог растительной целлюлозы, который был произведен при помощи культур некоторых видов бактерий.
Ее пласты, как заметили китайские химики, содержат в себе большое число "хвостов"-радикалов с атомами кислорода, которые хорошо соединяются с ионами железа и кобальта, способными ускорять реакции между молекулами водорода и азота.
Руководствуясь этой идеей, ученые обработали лист из бактериальной целлюлозы при помощи растворов солей кобальта и железа в разных пропорциях и концентрациях, после чего они проследили за тем, насколько активно эти конструкции ускоряли синтез аммиака. Для этого ученые пропустили электрический ток, а также смесь из водорода и азота через листы обработанной целлюлозы.
Последующие опыты показали, что самые удачные версии катализатора обладали очень высоким уровнем производительности и эффективности - они использовали примерно 80% энергии тока непосредственно для сборки молекул аммиака. Столь удачные результаты опытов открывают дорогу для промышленного синтеза этого важного газа с почти нулевым ущербом для окружающей среды, уверены ученые.