khsu_vsbaisyahev_ivchepkasov_202304.pdf

• Байдышев Виктор Сергеевич, кфмн, доцент, ФГБОУ ХГУ им. Н.Ф. Катанова
• Чепкасов Илья Васильевич, кфмн, доцент, ФГБОУ ХГУ им. Н.Ф. Катанова

Наночастицы сплавов (наносплавы) широко применяются в гетерогенных катализаторах, современных электродах, биоматериалах и других областях. Свойства наносплавов могут быть в значительной степени изменены их структурой и составом, которые определяются используемой синтетической процедурой. Часто такой синтез происходит в неравновесных условиях и дает наносплавы со структурой и свойствами, отличными от тех, которые получаются в условиях термодинамического равновесия. В данной работе мы характеризуем, как неравновесные условия при синтезе сплавов Cu-Au методом физического осаждения из паровой фазы (PVD) влияют на их морфологию, состав, электронную структуру и реакционную способность при окислении CO. Мы использовали молекулярную динамику для моделирования PVD-синтеза наносплавов Cu-Au путем неизотермической агрегации атомов Cu и Au в соотношении 3:1 в атмосфере Ar для получения реалистичных структур наночастиц Cu-Au. Из-за различной кинетики агрегации атомов Au и Cu средняя концентрация Au в полученных частицах Cu-Au варьировалась от 14% до 50% в зависимости от размера наночастиц и времени агрегации. DFT моделирование показало, что реакционная способность полученных кластеров Cu-Au по отношению к CO и кислороду, а также соотношения Бронстеда-Эванса-Поланьи для окисления CO существенно зависят от того, имеют ли кластеры fcc, икосаэдрическую или аморфную структуру, и не сильно коррелируют с центрами d-band адсорбционных сайтов. Наше исследование подчеркивает важность неравновесного характера структуры и состава наносплавов для их электронной структуры и каталитических свойств. Проведенный анализ реакционной способности кластеров Cu-Au с реалистичными структурами в окислении СО поможет оптимизации катализаторов Cu-Au для этой важной для общества реакции.

• Грант РНФ №22-23-20042 «Биметаллические кластеры перспективные для применения в катализе», рук. Байдышев В.С., 2022-2023.

• Leybo D. et al. Ball-Milled Processed, Selective Fe/h-BN Nanocatalysts for CO2 Hydrogenation //ACS Applied Nano Materials. – 2022. – Т. 5. – №. 11. – С. 16475-16488. (WoS, IF-6.14)
• Sukhanova E. V. et al. Hydrogen production from H2S on metal-doped FeS Mackinawite monolayer via DFT calculations //Applied Surface Science. – 2023. – Т. 609. – С. 155322. (WoS, IF-7.3)
• Chepkasov I. V. et al. Cu–Au nanoparticles produced by the aggregation of gas‐phase metal atoms for CO oxidation //Aggregate. – 2022. – С. e273. (WoS)
• Manakhov A. M. et al. Biodegradable Nanohybrid Materials as Candidates for Self-Sanitizing Filters Aimed at Protection from SARS-CoV-2 in Public Areas //Molecules. – 2022. – Т. 27. – №. 4. – С. 1333. (WoS, IF-4.9)
• Manakhov A. M. et al. Electrospun biodegradable nanofibers coated homogenously by Cu magnetron sputtering exhibit fast ion release. Computational and experimental study //Membranes. – 2021. – Т. 11. – №. 12. – С. 965. (WoS, IF-4.5)
• Chepkasov I. V. et al. Computational Design of Gas Sensors Based on V3S4 Monolayer //Nanomaterials. – 2022. – Т. 12. – №. 5. – С. 774. (WoS, IF-5.7)