Различные виды катализаторов, веществ, обладающих способностью к понижению энергетических барьеров химических реакций, применяются в производстве практически всех коммерческих продуктов, от косметики до каталитических конверторов в автомобилях. Зачастую в роли катализаторов выступают очень редкие металлы платиновой группы, стоимость которых возрастает пропорционально росту спроса. Именно поэтому учеными всего мира ведется активный поиск дешевых материалов и составов, которые по своим каталитическим свойствам могли бы заменять традиционно использующиеся платиновые металлы.
Так, британские исследователи из университета в Кембридже, в ходе проведения серьезных теоретических расчетов электронных структур, выявили, что минерал пирит (сульфид железа), широко известный как ложное золото, потенциально способен стать минеральной заменой платиновым катализаторов.
Долгое время общепринятым суждением было то, что наличие серы самым негативным образом сказывается на интенсивности протекания любых реакций, происходящих на поверхности металлических катализаторов. Она способна вызывать резкое снижение скорости реакций, поскольку оккупирует наиболее активные на центры на поверхности вещества катализатора. Тем не менее, недавно проведенные исследования хорошо известных науке сульфидов, таких как сульфид молибдена, позволили отметить весьма занимательные каталитические свойства материала.
Группа ученых под началом Стивена Дженкинса, работающего на химическом факультете университета в Кембридже, используя объемные расчеты электронных структур, провела изучение потенциальных каталитических свойств железного пирита, наиболее распространенного в земле минерала.
Производя исследование, ученые были сконцентрированы на главной цели – возможности реализации эффективной абсорбции токсичных N-оксидов с последующей конвертацией их в безвредный газ азот. Оксиды азота, характеризующиеся высокой токсичностью, в больших количествах выбрасываются в атмосферу промышленными предприятиями, тепловыми электростанциями и автомобильных транспортом. Было показано, что важные с экологической точки зрения оксиды азота – NO2 и NO – химически могут быть связаны на поверхности Fe-центров, в то же время S-центры остаются неспособными к участию в химической реакции. Более того, исходя из расчетов высокого энергетического барьера, показанного для прямой диссонации представленных оксидов, учеными был сделан простой вывод – оба оксида азота молекулярно абсорбируются на поверхности пиритов.
Следующим шагом, который еще предстоит сделать группе ученых, является всестороннее исследование активности поверхностей пиритов с точки зрения использования их в стратегически важных промышленных реакциях, таких как производства аммиака для получения удобрений, создание синтетических углеводородов с использованием возобновляемой биомассы и так далее. {odnaknopka}