Создан катализатор для получения газообразного дейтерия

Исследователи из Университета Осаки разработали катализатор, который позволяет производить газообразный дейтерий — D₂ — и протодейтерий — HD — из недорогого исходного сырья в присутствии тяжелой воды. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

В природе водород встречается в виде трех изотопов — протия, дейтерия и трития. Первого во Вселенной больше всего, а второй и третий можно найти намного реже. Но дейтерий не только непросто найти, но также непросто и получить в виде чистого газообразного вещества. В качестве сырья удобнее всего использовать наиболее дешевую муравьиную кислоту. Но все способы получения дейтерия из нее довольно дорогостоящи из-за того, что катализатор (вещество, ускоряющее течение химической реакции) и реагенты находятся в одной фазе.

Ученые из Университета Осаки решили проблему эффективного получения газообразного дейтерия. Они сделали его получение гетерофазным — то есть реагирующие вещества и катализатор находились в разных фазах. В своей работе исследователи использовали наночастицы из соединения серебра с палладием. Они были нанесены тонким слоем на кремнеземную подложку, модифицированную аминогруппами, которые способствуют лучшему протеканию реакции.

Оказалось, что аминогруппы играют ключевую роль в повышении эффективности синтеза. Ученые установили четкую связь между их количеством и выходом ключевого продукта. Одной из главных целей ученых было сделать реакцию селективной, то есть чтобы в качестве продуктов реакции получался только дейтерий и протодейтерий и было как можно меньше побочных соединений.

«Гетерогенно катализируемые процессы являются выгодными, поскольку после них не нужно использовать трудоемкие методики разделения смесей, — объясняет ведущий автор исследования Кохсуке Мори. — Преимущества нашего процесса это экономически выгодное исходное сырье — муравьиная кислота — и контроль над количественным получением газообразного продукта. Мы также показали, что реакция обмена изотопами водорода, которая наблюдается в системе, включает квантовый туннельный эффект».

Молекулы, содержащие дейтерий вместо водорода, являются чрезвычайно полезными инструментами исследования в химии и науках о жизни в силу уникальных свойств ядер дейтерия по сравнению с другими его изотопами.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.