Die Ergebnisse der Arbeit werden im Nanomaterial-Magazin veröffentlicht. Während der Verbrennung von Wasserstoff sind Treibhausgase nicht ausgebildet, und Brennstoffzellen, die auf seiner Basis arbeiten, erzeugen Strom mit sehr hohem Wirkungsgrad, und daher gilt Wasserstoff als sehr vielversprechender Kraftstoff.
Die moderne industrielle Produktion basiert auf einer gemeinsamen Umwandlung von Erdgas zusammen mit einem Wasserdampf, der bei 1000 Grad Celsius durchgeführt wird, aber ein umweltfreundlicheres Verfahren ist eine Kohlendioxidumwandlung von Methan, dem Rohmaterial, in dem zwei Treibhausgas gleichzeitig arbeitet - CH4 und CO2. Leider sind die Dampfumwandlungskatalysatoren in diesem Prozess deaktiviert und zerstört, und der Einsatz von universellen Katalysatoren basierend auf Platin-Gruppenmetallen (Pt, Pd, Rh) ist aus verschiedenen Gründen nicht möglich.
Ein vielversprechender Kandidat für Kohlendioxid-Umwandlungskatalysatoren ist Molybdäncarbid (MO2C). Seine katalytische Aktivität in Reaktionen mit leichten Kohlenwasserstoffen ist mit Platin vergleichbar, und der Preis ist viel niedriger. Darüber hinaus ist Molybdäncarbid widerstandsfähig gegen gemeinsame katalytische Gifte - Carbon-Sedimente und schwefelhaltige Verbindungen, die Katalysatoren basierend darauf basierend auf langer Arbeit basieren. Molybdänkarbid wird jedoch nicht in der Natur verteilt und kann nur durch synthetische Weise erhalten werden.
Bei der traditionellen metallurgischen Methode wird es aufgrund der langfristigen Temperaturverarbeitung von Metall und Kohlenstoff synthetisiert, was zu einem großen Energieverbrauch führt. Ein weiteres gemeinsames Verfahren ist die thermostatische Reduktion von Molybdänoxiden mit einem Gemisch aus Kohlenwasserstoffgasen mit H2 oder aromatischen Verbindungen.
Diese Methode braucht weniger Energie, sondern erfordert erhöhte Sicherheitsmaßnahmen aufgrund der Verwendung von explosionsgefährdeten Gasen. Zusätzlich ist in beiden Verfahren auf der Oberfläche des Molybdänkarbids ein Kohlenstofffilm ausgebildet, der einen Teil katalytisch aktiver Zentren blockiert und somit die Effizienz der Verwendung des Materials verringert. Daher suchen Wissenschaftler nach anderen Methoden für seine Synthese.
In der PCTU wird Molybdänkarbid unter Verwendung eines Verfahrens zur Flüssigphasensynthese von Molybdänblau (sogenannte Dispersion von Clusterverbindungen von Molybdän und Sauerstoff) vorgeschlagen. In der Arbeit führten Wissenschaftler die Synthese von MO2C in mehreren Bühnen durch. Zunächst erhielten sie Molybdänblau selbst aufgrund der Verringerung der Ascorbinsäure ammoniumm Heptamolibdate-Lösung in Gegenwart von Salzsäure.
Und dann wurde Molybdänblau getrocknet und thermisch bei einer Temperatur von 750 bis 800 Grad Celsius zersetzt, wodurch das Molybdänkarbid gebildet wurde. "Der Hauptunterschied der Arbeit unserer wissenschaftlichen Gruppe ist ein integrierter Ansatz", stellt eine der Autoren der Arbeit, der assoziierte Professor der Abteilung für Kolloidchemie von Pctu, Natalia Gavrilova an.
Tatsächlich sind wir nicht nur an der Synthese hochdisperserter Partikel beteiligt, sondern untersuchen jedes Stadium der Erlangung von katalytischen Systemen, wodurch die wichtigsten Grundmuster eingestellt werden können, um das Produkt mit den angegebenen Eigenschaften zu synthetisieren - das heißt Molybdän-Carbid mit hohe katalytische Aktivität. "
In der Arbeit änderten die Forscher das Verhältnis von molybdändhaltiger Substanz und des Reduktionsmittels in der ersten Stufe der Synthese und untersuchten die Struktur sowohl der resultierenden Molybdänblau als auch des Molybdänkarbids selbst, das später vom Farbstoff synthetisiert wird. Die katalytische Aktivität von MO2C wurde ausgewertet, indem die Umsetzung der Umwandlung von Methan CH4 (Hauptkomponente von Erdgas) und CO2 in ein gasförmiges Gemisch von H2, CO und H2O, dh Synthesegas, durchgeführt wurde.
Es wurde gezeigt, dass bereits bei einer Temperatur von 850 Grad Celsius der Grad der Methanumwandlung 100% beträgt, und Proben, die mit der höchsten katalytischen Aktivität synthetisiert wurden, synthetisiert mit einem niedrigen Gehalt des Reduktionsmittels in der Anfangsmischung: mit ihnen die Umwandlung CH4 und CO2 in Synthesegas treten auf.
Somit fanden Wissenschaftler, dass die Hauptrolle bei der Bildung der Struktur und der Textur des Katalysators das Reduktionsmittel spielt, und durch Änderung dessen Inhalt in den anlaufenden Dispergiersystemen, ist es möglich, verschiedene Modifikationen von Molybdänkarbid zu erhalten und die poröse Struktur einzustellen des Katalysators.
Die entwickelte Methode der Synthesemethode strömt bei relativ niedrigen Temperaturen (im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren), und der synthetisierte MO2C hat eine hohe katalytische Aktivität, die die Fähigkeit zur Verwendung dieses Verfahrens eröffnet, um massive Katalysatoren auf dem Träger und katalytischen Membranen für verschiedene Aufgaben zu erhalten - einschließlich der Umwandlung von Erdgas.
Quelle: Naked Science