ЗАРЯДОВОЕ СОСТОЯНИЕ И КАТАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОНОДИСПЕРСНЫХ НАНОКЛАСТЕРОВ МЕДИ 

РостовщиковаТ.Н.¹, Кожевин В.М.², Гуревич С.А.², Явсин Д.А.¹, Смирнов В.В.¹

¹Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

²Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

          Распределение частиц по размерам и на поверхности и их зарядовое состояние являются важнейшими факторами, определяющими необычные каталитические свойства нанокластеров металлов, например, [1]. Взаимосвязь структуры и зарядового состояния нанокластеров с их каталитической активностью рассмотрена в работе на примере катализа монодисперсными частицами меди структурно-чувствительной изомеризации 3,4-дихлорбутена-1 (ДХБ) в 1,4-дихлорбутен-2. Кластеры меди размером 5 нм на пленке кремния получали методом лазерной электродисперсии, принципиальное отличие которого заключается в том, на подложку осаждаются уже сформированные в плазме лазерного факела (Т>30 эВ) капли металла определенного размера. По данным метода ТЕМ в зависимости от времени напыления пленки содержат разреженный или плотноупакованный монослой гранул или их агрегатов. Удельная каталитическая активность пленок, содержащих изолированные наночастицы, ниже более плотных, включающих островки гранул. Вероятной причиной этого является возрастание доли заряженных частиц за счет флуктуации заряда во взаимодействующих агрегатах. Разработанная модель транспорта электронов в монодисперсных наноагрегатах металлов с учетом диэлектрической проницаемости среды позволила рассчитать зарядовой состояние (долю заряженных частиц) при варьируемой плотности частиц на поверхности. Экспериментальное исследование влияния диэлектрической проницаемости среды (e=2-10) на катализ изомеризации ДХБ пленками с разной плотностью упаковки монодисперсных гранул показало, что наиболее чувствительны к изменению полярности среды пленки с островками гранул, каталитические свойства изолированных нанокластеров и пленок с более плотным покрытием не зависят от диэлектрической проницаемости среды. Работа выполнена при поддержке ФЦП “Интеграция” (№ АО114).

1. Трахтенберг Л.И., Герасимов Г.Н., Григорьев Е.И., Завьялов С.А., Загорская О.В., Зуфман В.Ю., Смирнов В.В., Ж. физ.хим., 2000, т. 74, № 5, с. 955