يتم نشر نتائج العمل في مجلة Nanomaterials. خلال احتراق الهيدروجين، لا يتم تشكيل غازات الدفيئة، ووجود خلايا الوقود التي تعمل على أساسها لتوليد الكهرباء ذات كفاءة عالية للغاية، وبالتالي يعتبر الهيدروجين وقودا واعدا جدا.
يعتمد إنتاجه الصناعي الحديث على تحويل مشترك للغاز الطبيعي مع بخار الماء الذي أجرى على 1000 درجة مئوية، ولكن هناك طريقة صديقة للبيئة هي تحويل ثاني أكسيد الكربون للميثان، والمواد الخام التي تعمل فيها غازي يحضير الدفيئة في وقت واحد - CH4 و CO2. لسوء الحظ، يتم إلغاء تنشيط محافز تحويل البخار في هذه العملية ودمرت واستخدام المحفزات العالمية على أساس معادن المجموعة البلاتينية (PT، PD، RH) مستحيل أيضا على مجموعة متنوعة من الأسباب.
مرشح واعد لمحفز تحويل ثاني أكسيد الكربون هو كربيد الموليبدينوم (MO2C). نشاطها الحفاز في ردود الفعل التي تنطوي على الهيدروكربونات الخفيفة قابلة للمقارنة مع البلاتين، والسعر أقل بكثير. بالإضافة إلى ذلك، فإن كربيد الموليبدينوم مقاوم للممارس الحفاز المشترك - رواسب الكربون والمركبات التي تحتوي على الكبريت، مما يجعل المحفزات بناء على أنها مستدامة بعمل طويل. ومع ذلك، لا يتم توزيع كربيد الموليبدينوم في الطبيعة ولا يمكن الحصول عليها إلا من خلال الاصطناعية.
في الطريقة المعدنية التقليدية، يتم تصنيعها بسبب معالجة درجة الحرارة على المدى الطويل للمعادن والكربون، مما يؤدي إلى استهلاك الطاقة الكبيرة. الطريقة الشائعة الأخرى هي التخفيض الحراري لأكاسيد الموليبدينوم مع مزيج من غازات الهيدروكربونات مع مركبات H2 أو العطرية.
تحتاج هذه الطريقة إلى طاقة أقل، لكنها تتطلب زيادة التدابير الأمنية بسبب استخدام الغازات المتفجرة. بالإضافة إلى ذلك، في كلتا الطريقة على سطح كربيد الموليبدينوم، يتم تشكيل فيلم كربون، الذي يحظر جزءا من المراكز النشطة المحفزة وبالتالي يقلل من كفاءة استخدام المواد. لذلك، يبحث العلماء عن طرق أخرى لتوليفها.
في PCTU، يقترح الحصول على كربيد الموليبدينوم باستخدام طريقة تخليق المرحلة السائلة للموليبدينوم الأزرق (ما يسمى بتشتت المركبات الكتلة من الموليبدينوم والأكسجين). في العمل، أجرى العلماء تخليق MO2C في عدة مراحل. في البداية تلقوا الموليبدينوم الأزرق أنفسهم بسبب تخفيض حل حمض الأسكوربيك الأمونيوم في وجود حمض الهيدروكلوريك.
ثم تم تجفيف الموليبدينوم الأزرق وتخلص حراريا عند درجة حرار درجة حرارتها 750-800 درجة مئوية، ونتيجة لذلك تم تشكيل كربيد الموليبدينوم. "الاختلاف الرئيسي في العمل الذي أجرته فريقنا العلمي هو نهج متكامل"، أستاذ مشارك في قسم الكيمياء الغرائزي في PCTU، ناتاليا Gavrilova.
في الواقع، نحن لسنا نشارك فقط في توليف الجزيئات المشتتة للغاية، لكننا ندرس كل مرحلة من مراحل الحصول على الأنظمة الحفازة، والتي تسمح، بوضع الأنماط الأساسية الرئيسية، لتوليف المنتج مع الخصائص المحددة - وهذا هو، كربيد الموليبدينوم مع نشاط عالي الحفاز ".
في العمل، قام الباحثون بتغيير نسبة المادة المحتوية الموليبدينوم وكيل التقليل في المرحلة الأولى من التوليف ودرس بنية كلا من كربيد الموليبدينوم الأزرق والموليبدينوم الناتج نفسه، والذي يتم تصنيعه في وقت لاحق من الصبغة. تم تقييم النشاط الحفاز ل MO2C من خلال إجراء رد فعل تحويل الميثان CH4 (المكون الرئيسي للغاز الطبيعي) و CO2 في مزيج غازي من H2 وشركاه و H2O، أي غاز التوليف.
لقد ثبت أنه بالفعل عند درجة حرارة 850 درجة مئوية، فإن درجة تحويل الميثان هو 100 في المئة، وعينات تتوليف العينات مع أعلى نشاط حفاز، توليف مع محتوى قليل من عامل التقليل في الخليط الأولي: معهم التحويل يحدث CH4 و CO2 في غاز التوليف.
وبالتالي، وجد العلماء أن الدور الرئيسي في تكوين هيكل ومحفز الملمس يلعب وكيل التقليل، ومن خلال تغيير محتواها في الأنظمة المشتتة المصدر، من الممكن الحصول على تعديلات مختلفة من كربيد الموليبدينوم وضبط الهيكل المسامي من المحفز.
تتميز الطريقة المتقدمة بتدفقات التوليف في درجات الحرارة المنخفضة نسبيا (مقارنة بالطرق التقليدية)، و MO2C المركب لها نشاط حفاز عالي، يفتح القدرة على استخدام هذه الطريقة للحصول على محفزات ضخمة على الناقل والأغشية الحفزية للمهام المختلفة - بما في ذلك تحويل الغاز الطبيعي.
المصدر: العلوم العارية