Российские ученые улучшили технологию создания автомобильных катализаторов очистки выхлопных газов
Результаты исследования показали существование принципиально новых соединений платины (+4) в концентрированных азотнокислых растворах. Такие соединения в будущем позволят синтезировать новые высокотехнологичные материалы.
Соединения платины широко применяются при создании каталитических материалов в химической промышленности, нефтепереработке, медицине, а также автомобилестроении. Почти половина всей производимой платины ежегодно используется для создания катализаторов для нейтрализации выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания.
«Именно для приготовления автокатализаторов используются азотнокислые растворы платины, причем коммерческие препараты имеют двойственную маркировку — со степенями окисления платины +2 или +4, даже в пределах одного производителя могут быть представлены оба варианта. Платина в таких состояниях проявляет совершенно разную реакционную способность, чего, однако, не наблюдается для реальных образцов реагентов», — отмечает один из авторов исследования, профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Павел Абрамов.
Чтобы разрешить это противоречие, ученые провели тщательный анализ растворов гидроксида платины (+2) в концентрированной азотной кислоте. Они отслеживали, как меняются формы существования платины с течением времени.
«В ходе экспериментов было установлено, что соединения платины (+2) не могут существовать в такой среде из-за быстрого окисления, а так называемый „нитрат платины (+2)“ оказался „нитратом платины (+4)“, содержащим дополнительно нитрит-ионы. В качестве промежуточных частиц были впервые зафиксированы стабильные в растворах нитратные комплексы Pt (+3) — обычно чрезвычайно реакционноспособные и существующие доли секунд», — добавляет ученый.
Исследователи подробно изучили спектроскопические свойства полученных соединений методами ядерного-магнитного и электронного парамагнитного резонанса, спектрофотометрии, рамановской спектроскопии и рентгеноструктурного анализа.
«Результаты исследования не только опровергают ранее существовавшие представления о состоянии платины в таких важных с практической точки зрения системах. Они меняют наше понимание процессов, происходящих в таких растворах, и открывают принципиально новые пути синтеза катализаторов. Так, полученные в работе индивидуальные соединения платины +4 в нитритно-нитратном окружении оказались существенно стабильнее чисто нитратных солей платины +4. В то же время они могут быстро сорбироваться на оксидных носителях и выступать основой высокоэффективных каталитических материалов. Например, «дожигания» продуктов сгорания топлива в автомобильных двигателях. Это, безусловно, имеет перспективу развития для оптимизации и совершенствования существующих технологических процессов», — резюмирует Павел Абрамов.
В исследовании приняли участи ученые Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политеха и Института неорганической химии имени А.В. Николаева СО РАН.
Источник фото: пресс-служба Томского политехнического университета