В ИТХТ имени М.В. Ломоносова прошёл семинар «Школы катализа» по аморфным металлам

11 ноября в ИТХТ имени М.В. Ломоносова состоялся семинар «Школы катализа», в рамках которого с докладом на тему «Синтез и свойства катализаторов на основе наночастиц аморфных металлов» выступил доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник ФТИ имени А.Ф. Иоффе РАН, заведующий лабораторией (1991-2025 гг.) Сергей Александрович Гуревич.

В начале доклада Сергей Александрович кратко рассказал об истории физико-технического института имени А.Ф. Иоффе РАН, основанного в 1918 году. Институт — альма-матер для многих известных учёных — нобелевских лауреатов, которые внесли неоценимый вклад в развитие химии и физики. Например, Н.Н. Семёнов стал лауреатом премии по химии в 1956 году за разработку теории цепных реакций. П.Л. Капица получил премию по физике в 1978 году за открытие сверхтекучести жидкого гелия. Ж.И. Алферов получил Нобелевскую премию по физике в 2000 году за разработку полупроводниковых гетероструктур и создание быстрых опто- и микроэлектронных компонентов. А.И. Екимов получил премию по химии за открытие и синтез квантовых точек.

Перед тем как перейти к докладу о синтезе и свойствах катализаторов на основе наночастиц аморфных металлов, докладчик объяснил, какой металл считается аморфным, и в чём специфичность его свойств. Аморфизация — это управление фазовым состоянием металла, а аморфность металла главным образом обусловлена его структурой. Аморфный металл характеризуется отсутствием дальнего порядка и наличием ближнего порядка в расположении атомов. Одним из способов аморфизации металлов является быстрое охлаждение расплава, в таком случае кристалл просто не успевает сформироваться. Скорость охлаждения является крайне высокой, что делает этот метод очень сложным.

Далее Сергей Александрович рассказал о методах получения аморфных металлических наночастиц. Основным методом является метод лазерной абляции в жидкости, в котором наночастицы формируются за счёт конденсации. С помощью такого метода невозможно получить чистые металлы, а только сплавы, оксиды и карбиды, что связано с разным размером атомов и, как следствие, отсутствием дальнего порядка в таких структурах. Второй метод — химическое восстановление, которым получают системы металл-металлоид. Ни один из этих способов не позволяет получить частицы металла высокой чистоты, но сотрудники ФТИ разработали метод, которым такие частицы получить удалось. Это метод лазерного электродиспергирования (ЛЭД). Благодаря этому методу удалось установить, что размер частиц зависит только от типа металла и в большинстве случаев варьируется от 2 до 5 нм. Интересно то, что аморфные наночастицы проявляют большую стабильность по отношению к агрегации и окислению, а также не коагулируют. Также удалось выяснить ряд особенностей для структур с нанесёнными аморфными металлическими наночастицами. Они улучшают доступность реагентов и поверхностную плотность частиц, а также уменьшают стерические затруднения.

Лектор отдельно отметил процессы, в которых тестировались катализаторы, полученные методом ЛЭД: