Сибирские ученые предложили новые соединения платины для автомобильных катализаторов
Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) и Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН подтвердили существование принципиально новых форм соединений платины в концентрированных азотнокислых растворах. Такие соединения, по мнению авторов, позволят синтезировать высокотехнологичные материалы для изготовления автомобильных катализаторов.
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 зависимости от состояния, проявляет совершенно разную реакционную способность, чего, однако, не наблюдается для реальных образцов реагентов», — отметил 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 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 платины (+3), обычно чрезвычайно реакционноспособные и существующие доли секунды.
Исследователи подробно изучили спектроскопические свойства полученных соединений методами ядерного-магнитного и электронного парамагнитного резонанса, спектрофотометрии, рамановской спектроскопии и рентгеноструктурного анализа.
«Результаты 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», — резюмировал Павел Абрамов.
Исследование выполнено при поддержке Минобрнауки России.