Лаборатория металлокомплексных и наноразмерных катализаторов

Предложен подход к пространственно-локализованной характеристике нанесенных катализаторов в ходе реакции. Он состоит из применения комбинаций нескольких типов электронной микроскопии для визуализации частиц от массивов поверхностных наночастиц до отдельных наночастиц и отдельных атомов. Изучение эволюции конкретных частиц металлического катализатора на разных масштабах с течением времени для каталитической реакции кросс-сочетания позволило приблизиться к концепции 4D-катализа – отслеживания положений каталитических центров в пространстве (3D) и во времени (+1D). Динамическое поведение отдельных атомов и наночастиц палладия в реакциях кросс-сочетания задетектировано с атомарным разрешением за счет точной локализации каталитических центров. Одиночные атомы палладия под действием каталитической системы вымываются из носителя в раствор, где проявляют чрезвычайно высокую каталитическую активность по сравнению с оставшимися поверхностными наночастицами металла. Одноатомые центры, составляющие лишь около 1% палладия в системе Pd/C, обеспечивают более 99% каталитической активности. Оставшиеся наночастицы палладия меняют свою форму и могут перемещаться по поверхности подложки, что было зафиксировано путем обработки изображений массива наночастиц нейронной сетью.