В Университете Тохоку создали одноатомный рутениевый катализатор с 11% металла

Исследователи из Университета Тохоку совместно с коллегами из Университета Цукубы, Киотского университета и Университета Осаки разработали метод синтеза одноатомных рутениевых катализаторов высокой плотности tohoku.ac.jptohoku.ac.jptohoku.ac.jpОткрыть источник ↗. Результаты работы опубликованы 3 сентября 2026 года в журнале Angewandte Chemie International Edition, сообщает tohoku.ac.jp. Авторы решили проблему слипания изолированных атомов металла за счет использования гибких молекулярных прекурсоров, формирующих упорядоченную углеродную матрицу.

В обычных одноатомных катализаторах содержание рутения обычно составляет менее 2% по массе, так как при увеличении концентрации атомы объединяются в более крупные металлические частицы tohoku.ac.jptohoku.ac.jptohoku.ac.jpОткрыть источник ↗. Для фиксации активных центров ученые использовали молекулы с подвижной полипиридильной структурой, лучше удерживающей рутений. После последующей термической обработки сформировался пористый углеродный материал с содержанием изолированных атомов металла до 11% по массе.

Селективность и стабильность в лабораторных тестах

В ходе испытаний катализатор протестировали в реакции превращения углекислого газа в муравьиную кислоту tohoku.ac.jptohoku.ac.jptohoku.ac.jpОткрыть источник ↗. Селективность процесса превысила 99%, что исключило образование нежелательных побочных соединений. Система сохранила рабочие характеристики при повторных циклах использования.

Анализ структуры показал отсутствие признаков агломерации атомов рутения или разрушения углеродного каркаса после многократных реакций tohoku.ac.jptohoku.ac.jptohoku.ac.jpОткрыть источник ↗. Металлические центры оставались изолированными, обеспечивая стабильную удельную активность материала.

Расширение метода на другие металлы

По заявлению исследователей, предложенный метод позволяет снизить расход дефицитного сырья в химической промышленности за счет максимального вовлечения атомов в реакции tohoku.ac.jptohoku.ac.jptohoku.ac.jpОткрыть источник ↗. Получаемая муравьиная кислота представляет собой сырье для различных химических производств.

Авторы планируют проверить применимость разработанного синтетического подхода к другим редким металлам tohoku.ac.jptohoku.ac.jptohoku.ac.jpОткрыть источник ↗. В список материалов для дальнейших экспериментов включены платина, палладий и иридий.