Sciencemag.cz
Doporučujeme
Platí v nanotechnologiích, že menší je vždy lepší?
Masatake Haruta v roce 1982 objevil, že zdánlivě nereaktivní zlato se může používat jako účinný katalyzátor při reakci oxidu uhelnatého s kyslíkem – oxidaci na oxid uhličitý. Reakce pak běží i za nízkých teplot; zlato je ovšem třeba v podobě jemných částic umístit na povrch oxidu kovu (nejčastěji železa). Celý postup můžeme pokládat za jednu z prvních efektivních nanotechnologií. Haruta a jeho kolega Graham J. Hutchings, který zkoumal zlaté katalyzátory pro jiné reakce, získali obrovské množství citací a byli považováni i za kandidáty na Nobelovu cenu.
Oxidace CO je důležitá reakce, využívá se v maskách hasičů nebo při výrobě vodíku (oxid uhelnatý musí být ze směsi odstraněn, protože by jinak „otrávil“ např. palivový článek).
V roce 2008 vědci z Cardiff University a Lehigh University pomocí elektronového mikroskopu zjistili, že zlato se při katalytické reakci na vrstvě oxidu kovu ve skutečnosti vyskytuje ve třech formách: částice větší než 1 nanometr, clustery obsahující méně než 20 atomů zlata a jednotlivé atomy (ty mají velikost kolem 0,1 nm). Dřívější metody odhalily pouze částice nad 1 nanometr. Vznikla otázka, která z forem je vlastně odpovědná za katalytické účinky.
Christopher J. Kiely z Lehigh University, Haruta a Hutchings nyní v Nature Communications přinášejí odpověď i na tuto otázku. Účinné jsou všechny tři formy zlata. Nejlépe pracují clustery pod 1 nanometr a částice velké 1-3 nanometry, větší částice jsou méně efektivní a jednotlivé atomy ještě méně – neplatí tedy „čím menší, tím lepší“ (což by se dalo předpokládat, protože čím menší částice, tím bude relativně větší aktivní povrch). Podíl jednotlivých forem zlata a tím i účinnost katalyzátoru samozřejmě velmi závisí na konkrétním způsobu přípravy včetně teploty. Výsledkem práce by tedy měla být příprava efektivnějších zlatých katalyzátorů i pro jiné reakce (nakonec zlato je drahý kov, takže je zde i rovnice „větší účinnost = menší množství potřebného zlata“).
Zdroj: Phys.org
Viz také: Nanočástice zlata pro oxidaci oxidu uhelnatého
Poznámka: Z angličtiny se to moc nepozná, ale „iron oxide“ jako podklad pro zlato bude nejspíš oxid železitý, FeO se snad takto nepoužívá.
