Основные понятия и термины нанонауки и нанохимии

4.4. Катализ наноматериалами 
 
В процессах гетерогенного катализа поверхность может выступать 
как центр концентрации реагентов, хотя и снижает потенциальный 
барьер реакции. Специфичность каталитической реакции связывается 
с рядом факторов – геометрией расположения и структурой граней на 
поверхности и электронным строением.
Ключевая цель в исследованиях нанокатализа – получение катали-
заторов, обладающих стопроцентной селективностью, экстремально 
высокой активностью, низкой энергозатратностью, долгим сроком 

41 
службы. Этого можно достичь, только точно контролируя размер, 
форму, пространственное распределение, состав и электронную струк-
туру поверхности, а также термическую и химическую устойчивость 
индивидуальных нанокомпонентов.
В процессах гомогенного катализа могут использоваться коллоид-
ные наночастицы металлов – золота, серебра, молибдена и других, в 
которых активный центр металла защищен лигандами, например, мо-
лекулами ПАВ или полимеров.
Коллоидные наночастицы металлов могут быть получены в ре-
зультате процессов восстановления – химического, термического, фо-
тохимического, сонохимического и электрохимического; а также ме-
тодом замены лигандов или конденсацией паров металла. 
Основные характеристики и типы наноразмерных катализаторов 
приведены на схеме: 
Один из примеров использования металлических наночастиц в ка-
честве катализатора – процесс десульфуризации сырой нефти с уча-
стием дисульфида молибдена. Исследователи из компании Aarhus (Да-
ния) установили [4], что вакансии для присоединения атомов серы об-

42 
разуются на ребрах нанокластеров MoS
2
, размер которых больше 1.5 
нм, и на углах нанокластеров размером меньше 1.5 нм (рис. 4.4).
Рис. 4.4. Изображения нанокластеров MoS
2
, полученные с помощью 
сканирующего туннельного микроскопа 
С помощью метода теории дифференциала плотности были рас-
считаны модельные структуры кластеров MoS
2
, подтвердившие экспе-
риментальные данные, а также модели модифицированных наночастиц 
MoS
2
, и показана роль никеля и кобальта в качестве промотирующих 
добавок. 
Исследования методами трансмиссионной электронной микроско-
пии высокого разрешения и рентгеновской фотоэлектронной спектро-
скопии показали нестабильность катализаторов процесса гидроде-
сульфуризации – NiMoS
2
и CoMoS
2
– в обычных условиях (рис. 4.5) 
[5], что говорит о необходимости предусмотреть защиту таких катали-
заторов от влаги и кислорода воздуха.
Рис. 4.5. Дестабилизация нанокластеров на воздухе