Resultaterne af arbejdet offentliggøres i Nanomaterials magasinet. Under forbrænding af hydrogen dannes ikke drivhusgasser, og brændselsceller, der opererer på grundlag af dets grundlag, genererer elektricitet med meget høj effektivitet, og derfor betragtes hydrogen som meget lovende brændstof.
Dens moderne industriproduktion er baseret på en fælles omstilling af naturgas sammen med en vanddamp udført ved 1000 grader Celsius, men en mere miljøvenlig metode er en kuldioxidomdannelse af methan, det råmateriale, hvor to drivhusgas opererer på en gang - CH4 og CO2. Desværre deaktiveres dampkonverteringskatalysatorerne i denne proces og ødelægges, og brugen af universelle katalysatorer baseret på platinogruppemetaller (PT, PD, RH) er også umulig af forskellige årsager.
En lovende kandidat til kuldioxidomdannelseskatalysatorer er molybdæncarbid (MO2C). Dens katalytiske aktivitet i reaktioner, der involverer lette carbonhydrider, kan sammenlignes med platin, og prisen er meget lavere. Derudover er molybdæncarbid resistent over for almindelige katalytiske giftstoffer - carbon sedimenter og svovlholdige forbindelser, hvilket gør katalysatorer baseret på det bæredygtigt med langt arbejde. Imidlertid er molybdæncarbid ikke fordelt i naturen og kan kun opnås ved syntetisk.
I den traditionelle metallurgiske metode syntetiseres den på grund af den langsigtede temperaturbehandling af metal og kulstof, hvilket fører til et stort energiforbrug. En anden fælles metode er den termostatiske reduktion af molybdænoxider med en blanding af carbonhydridgasser med H2 eller aromatiske forbindelser.
Denne metode kræver mindre energi, men det kræver øgede sikkerhedsforanstaltninger på grund af brugen af eksplosive gasser. Desuden dannes en carbonfilm i begge metoder på overfladen af molybdæncarbidet, hvilket blokerer en del af katalytisk aktive centre og reducerer således effektiviteten ved at anvende materialet. Derfor søger forskere efter andre metoder til sin syntese.
I PCTU foreslås molybdæncarbid at blive opnået under anvendelse af en fremgangsmåde til væskefasesyntese af molybdænblå (såkaldt dispersion af klyngeforbindelser af molybdæn og oxygen). I arbejdet udførte forskere syntesen af MO2C i flere faser. Først modtog de molybdæn blå selv på grund af reduktionen af ammoniumheptamolibdatopløsningen ascorbinsyre i nærværelse af saltsyre.
Og derefter blev molybdænblåt tørret og termisk dekomponeret ved en temperatur på 750-800 grader Celsius, som et resultat af hvilket molybdencarbidet blev dannet. "Den største forskel på det arbejde, der udføres af vores videnskabelige gruppe, er en integreret tilgang," noterer en af forfatterne af arbejdet, lektoren i Institut for Colloid Chemistry of PCTU, Natalia Gavrilova.
Faktisk er vi ikke kun involveret i syntesen af højt dispergerede partikler, men vi studerer hvert trin for at opnå katalysatorer, som tillader, at indstille de vigtigste grundlæggende mønstre for at syntetisere produktet med de specificerede egenskaber - det vil sige molybdæncarbid med høj katalytisk aktivitet. "
I arbejdet ændrede forskerne forholdet mellem molybdænholdigt stof og reduktionsmidlet i det første trin af syntesen og studerede strukturen af både det resulterende molybdænblå og molybdæncarbid selv, som syntetiseres senere fra farvestoffet. Den katalytiske aktivitet af MO2C blev evalueret ved at udføre reaktionen af omdannelsen af methan CH4 (hovedkomponent af naturgas) og CO2 i en gasformig blanding af H2, CO og H2O, det vil sige syntesegas.
Det har vist sig, at allerede ved en temperatur på 850 grader Celsius, er graden af methanomdannelse 100 procent, og prøver syntetiseret med den højeste katalytiske aktivitet syntetiseres med et lavt indhold af reduktionsmidlet i den indledende blanding: med dem omdannelsen CH4 og CO2 i syntesegas forekommer.
Således fandt forskerne, at hovedrollen i dannelsen af katalysatorens struktur og tekstur spiller reduktionsmidlet, og ved at ændre dets indhold i de dispergerede systemer, er det muligt at opnå forskellige modifikationer af molybdæncarbid og justere den porøse struktur af katalysatoren.
Den udviklede metode til syntesestrømmer ved relativt lave temperaturer (sammenlignet med traditionelle metoder), og den syntetiserede MO2C har en høj katalytisk aktivitet, som åbner evnen til at anvende denne metode til opnåelse af massive katalysatorer på bæreren og katalytiske membraner til forskellige opgaver - herunder omdannelse af naturgas.
Kilde: Naked Science