Химики из Северо-западной Тихоокеанской Национальной Лаборатории (PNNL) сообщают о том, что пентакоординированные атомы алюминия удерживают атомы платины на поверхности оксида алюминия в каталитической системе Pt/Al₂O₃. Результаты исследования позволяют ближе рассмотреть особенности строения одного из наиболее часто используемых технических катализаторов и наметить шаги для его улучшения.

Атомы Pt (серые) в PtO (прекурсоре
металлической Pt) связаны с
пентакоординированными атомами
алюминия (зеленые) за счет
кислородных мостиков (оранжевые)

Драгоценные металлы, диспергированные по поверхности твердых оксидов широко представлены в промышленном катализе. Например, платина на подложке из оксида алюминия часто используется во многих процессов конверсии углеводородов. Для достижения высокой активности таких катализаторов необходимо равномерное распределение атомов драгоценного металла по поверхности оксида – атомы платины, находящиеся не на поверхности каталитической активности не проявляют.

Особенности распределения благородного металла по поверхности носителя обусловлены прочностью и природой взаимодействий между атомами металла и оксидной подложкой. До настоящего времени исследователи не могли сказать ничего определенного о характере связей, обуславливающих взаимодействие атомов каталитически активного металла с материалом носителя.

Я Хун Квок (Ja Hun Kwak), Чарльз Педен (Charles H. F. Peden) и Януш Жаный (Janos Szanyi) из PNNL определили, что платина связывается кислородными мостиками с пентакоординированными ионами Al³⁺ γ-Al₂O₃, обычной формы оксида алюминия. Высокопольная спектроскопия магнитного ядерного резонанса наряду с компьютерным анализом позволяет определить, что платина организуется в тонкие двумерные «плоты», которые «дрейфуют» над поверхностью подложки оксида алюминия, с которой они закреплены.

Исследователи также определили энергию перехода алюминия из пента- в более обычное гексакоординированное состояние. Важной информацией можно считать то, что число пентакоординированных атомов алюминия может увеличиваться при увеличении температуры в ходе синтеза катализатора.