Cyhoeddir canlyniadau'r gwaith yn y cylchgrawn Nanomaterials. Yn ystod hylosgiad hydrogen, nid yw nwyon tŷ gwydr yn cael eu ffurfio, ac mae celloedd tanwydd sy'n gweithredu ar ei sail yn cynhyrchu trydan gydag effeithlonrwydd uchel iawn, ac felly ystyrir hydrogen yn danwydd addawol iawn.
Mae ei gynhyrchu diwydiannol modern yn seiliedig ar drawsnewid nwy naturiol ynghyd ag anwedd dŵr a gynhaliwyd ar 1000 gradd Celsius, ond mae dull mwy ecogyfeillgar yn drosi carbon deuocsid o fethan, y deunydd crai lle mae dau nwy tŷ gwydr yn gweithredu ar unwaith - CH4 a CO2. Yn anffodus, mae'r catalyddion trosi stêm yn y broses hon yn cael eu dadweithredu a'u dinistrio, ac mae defnyddio catalyddion cyffredinol yn seiliedig ar fetelau grŵp platinwm (PT, PD, RH) hefyd yn amhosibl am amrywiaeth o resymau.
Mae ymgeisydd addawol ar gyfer catalyddion trosi carbon deuocsid yn folybdenwm carbide (mo2c). Mae ei weithgarwch catalytig mewn adweithiau sy'n cynnwys hydrocarbonau golau yn debyg i blatinwm, ac mae'r pris yn llawer is. Yn ogystal, mae carbide Molybdenwm yn gallu gwrthsefyll gwenwynau catalytig cyffredin - gwaddodion carbon a chyfansoddion sylffwr sy'n cynnwys, sy'n gwneud catalyddion yn seiliedig arno yn gynaliadwy gyda gwaith hir. Fodd bynnag, nid yw carbide Molybdenwm yn cael ei ddosbarthu ei natur a dim ond trwy synthetig y gellir ei gael.
Yn y dull metelegol traddodiadol, caiff ei syntheseiddio oherwydd prosesu tymheredd hirdymor metel a charbon, sy'n arwain at ddefnydd ynni mawr. Dull cyffredin arall yw gostyngiad thermostatig ocsidau molybdenwm gyda chymysgedd o nwyon hydrocarbon gyda H2 neu gyfansoddion aromatig.
Mae angen llai o egni ar y dull hwn, ond mae angen mwy o fesurau diogelwch oherwydd y defnydd o nwyon ffrwydrol. Yn ogystal, yn y ddau ddull ar wyneb y carbide molybdenwm, ffilm carbon yn cael ei ffurfio, sy'n blocio cyfran o ganolfannau sy'n weithgar catalytically ac felly'n lleihau effeithlonrwydd defnyddio'r deunydd. Felly, mae gwyddonwyr yn chwilio am ddulliau eraill ar gyfer ei synthesis.
Yn y PCA, cynigir carbide Molybdenwm i'w gael gan ddefnyddio dull o synthesis cyfnod hylifol o las Molybdenwm (gwasgariad fel y'i gelwir o gyfansoddion clwstwr o folybdenwm ac ocsigen). Yn y gwaith, perfformiodd gwyddonwyr synthesis Mo2c mewn sawl cam. Ar y dechrau, cawsant Las Molybdenwm eu hunain oherwydd gostyngiad yr amoniwm Heptamolibdate ateb asor asgorbig ym mhresenoldeb asid hydroclorig.
Ac yna cafodd glas Molybdenwm ei sychu a'i ddadelfennu yn thermol ar dymheredd o 750-800 gradd Celsius, o ganlyniad y ffurfiwyd carbide molybdenwm. "Mae prif wahaniaeth y gwaith a wnaed gan ein grŵp gwyddonol yn ddull integredig," yn nodi un o awduron y gwaith, Athro Cysylltiol Adran Cemeg Colloid o PCTU, Natalia Gavrilova.
Yn wir, rydym nid yn unig yn cymryd rhan yn y synthesis o ronynnau gwasgaredig iawn, ond rydym yn astudio bob cam o gael systemau catalytig, sy'n caniatáu, gosod y prif batrymau sylfaenol, i syntheseiddio cynnyrch gyda'r eiddo penodedig - hynny yw, carbide molybdenwm gyda gweithgaredd catalytig uchel. "
Yn y gwaith, newidiodd yr ymchwilwyr y gymhareb o sylwedd sy'n cynnwys molybdenwm a'r asiant lleihau ar gam cyntaf y synthesis ac astudiodd strwythur y ddwy folybdenwm glas a molybdenwm carbide ei hun, sy'n cael ei syntheseiddio yn ddiweddarach o'r llifyn. Gwerthuswyd gweithgaredd catalytig Mo2c trwy gynnal adwaith trosi methan CH4 (prif gydran nwy naturiol) a CO2 yn gymysgedd nwyol o H2, CO a H2O, hynny yw, Synthesis Nwy.
Dangoswyd bod yn barod ar dymheredd o 850 gradd Celsius, y radd o drosi methan yw 100 y cant, a samplau wedi'u syntheseiddio gyda'r gweithgaredd catalytig uchaf, wedi'i syntheseiddio gyda chynnwys isel o'r asiant lleihau yn y gymysgedd cychwynnol: gyda nhw y trawsnewidiad Mae CH4 a CO2 mewn nwy synthesis yn digwydd.
Felly, canfu gwyddonwyr fod y brif rôl wrth ffurfio strwythur a gwead y catalydd yn chwarae'r asiant lleihau a, thrwy newid ei gynnwys yn y systemau ffynhonnell gwasgaredig, mae'n bosibl cael addasiadau amrywiol o carbide molybdenwm ac addasu'r strwythur mandyllog o'r catalydd.
Mae'r dull a ddatblygwyd o synthesis yn llifo ar dymheredd cymharol isel (o'i gymharu â dulliau traddodiadol), ac mae gan y Mo2c syntheseiddio gweithgaredd catalytig uchel, sy'n agor y gallu i ddefnyddio'r dull hwn i gael catalyddion enfawr ar y cludwr a philenni catalytig ar gyfer tasgau amrywiol - gan gynnwys addasu nwy naturiol.
Ffynhonnell: Gwyddoniaeth noeth