Tohoku Universiteti tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri^{2e –} WOR və katalizator skrininq prosesi üçün mikrokinetik və termodinamik vulkan modelləri . Kredit: Angewandte Chemie International Edition (2025). DOI: 10.1002/anie.202518027

Hidrogen peroksid gündəlik həyatda, dezinfeksiyaedici maddələrdən və tibbi sterilizasiyadan tutmuş ətraf mühitin təmizlənməsinə və istehsalına qədər geniş istifadə olunur. Əhəmiyyətinə baxmayaraq, hidrogen peroksidin əksəriyyəti hələ də əhəmiyyətli enerji tələb edən genişmiqyaslı sənaye prosesləri ilə istehsal olunur. Buna görə də tədqiqatçılar daha təmiz alternativlər axtarırlar.

Bir qrup tədqiqatçı bu sahədə irəliləyiş əldə edərək, su və elektrik enerjisindən birbaşa hidrogen peroksid istehsalı üçün effektiv katalizatorların müəyyən edilməsinə kömək edən yeni bir hesablama çərçivəsi hazırlayıb.

Əsər , daha lokal və potensial olaraq davamlı şəkildə hidrogen peroksid yarada bilən elektrokimyəvi bir proses olan iki elektronlu su oksidləşmə reaksiyasına yönəlmişdir.

Tədqiqat Angewandte Chemie International Edition jurnalında dərc olunub .

Katalizator dizaynındakı çətinliklər

Tədqiqatın baş müəllifi Hao Li-nin qeyd etdiyi kimi, bu, adi bir şey deyildi. “Bu reaksiya üçün katalizatorların dizaynı çətin olub, çünki katalizatorlar metal ərintiləri, metal oksidləri və tək atomlu materiallar kimi bir çox formada olur. Hər növün fərqli atom quruluşları var, bu da onların performansını tək bir metodla müqayisə etməyi və ya proqnozlaşdırmağı çətinləşdirir.”Seçilmiş katalizatorların performans təhlili və validasiyası. Mənbə: Angewandte Chemie International Edition (2025). DOI: 10.1002/anie.202518027

Bu problemi həll etmək üçün Li və komandası atom səviyyəsində katalitik aktiv mərkəzləri təsvir etmək üçün yeni bir yol hazırladılar.

Ağırlıqlı atom mərkəzli simmetriya funksiyası adlanan bu yanaşma həm atomların həndəsi düzülüşünü, həm də kimyəvi kimliklərini vahid formatda əks etdirir. Bu təsvirlər müxtəlif materialların nə qədər yaxşı işləyəcəyini proqnozlaşdırmaq üçün maşın öyrənmə modelləri və reaksiya modelləşdirməsi ilə birləşdirildi.

Bu çərçivədən istifadə edərək, komanda geniş katalizator növləri arasında əsas reaksiya xüsusiyyətlərini uğurla proqnozlaşdırdı. Proqnozlar ətraflı kvant-mexaniki hesablamaların nəticələri ilə əvvəllər bildirilən eksperimental məlumatlar arasında çox üst-üstə düşdü və bu da yanaşmanın müxtəlif materiallar üzərində işləyə biləcəyini göstərdi.

Yeni katalizatorların yoxlanılması və validasiya edilməsi

Tədqiqatçılar daha sonra potensial katalizatorları sürətlə yoxlamaq üçün modeldən istifadə etdilər və litium skandium oksidini (LiScO₂) perspektivli namizəd kimi müəyyən etdilər. Təcrübələr təsdiqlədi ki, bu material təxminən 90% səmərəliliklə hidrogen peroksid istehsal edə bilər və təxminən bir həftəlik fasiləsiz işləmə müddətində sabit qala bilər.Nəzəri proqnozlaşdırmanın eksperimental təsdiqlənməsi. Kredit: Angewandte Chemie International Edition (2025). DOI: 10.1002/anie.202518027

Li əlavə edir ki, “Bu çərçivə bizə atom miqyaslı məlumatları birbaşa ölçülə bilən performansla əlaqələndirməyə imkan verir. Bu, katalizatorların hazırlanmasında sınaq və səhvləri azaltmağa kömək edir və axtarış prosesini daha sistemli edir.”

Çərçivə, reaksiya xüsusiyyətlərini səmərəli şəkildə proqnozlaşdırmaq üçün istifadə edilə bilən Rəqəmsal Kataliz Platformasında (Hao Li Laboratoriyası tərəfindən hazırlanmış istifadəçilər üçün rəqəmsal platforma ilə bu günə qədər ən böyük eksperimental və hesablama kataliz məlumat bazası) tətbiq edilmişdir. Metod müxtəlif material siniflərini ardıcıl şəkildə işlədiyindən, hidrogen peroksid istehsalından kənara da genişləndirilə bilər.

Tədqiqatçılar bu yanaşmanın gələcəkdə daha təmiz kimyəvi istehsala və enerji texnologiyalarına töhfə verərək digər vacib elektrokimyəvi reaksiyalar üçün katalizatorların dizaynını dəstəkləyəcəyini gözləyirlər.

Daha çox məlumat: Zhijian Liu və digərləri, Yerli Atom Ətraf Mühit Təsvirləri ilə Asanlaşdırılmış Elektrokimyəvi Hidrogen Peroksid Sintezi üçün Universal Katalizator Dizayn Çərçivəsi, Angewandte Chemie Beynəlxalq Nəşri (2025). DOI: 10.1002/anie.202518027

Jurnal məlumatı: Angewandte Chemie Beynəlxalq Nəşri 

Tohoku Universiteti tərəfindən təmin edilir