Τα αποτελέσματα της εργασίας δημοσιεύονται στο περιοδικό Nanomaterials. Κατά τη διάρκεια της καύσης υδρογόνου, δεν σχηματίζονται αέρια θερμοκηπίου και τα κυψέλες καυσίμου που λειτουργούν στη βάση του παράγουν ηλεκτρική ενέργεια με πολύ υψηλή απόδοση και επομένως το υδρογόνο θεωρείται πολύ ελπιδοφόρο καύσιμο.
Η σύγχρονη βιομηχανική της παραγωγή βασίζεται σε μια κοινή μετατροπή φυσικού αερίου μαζί με έναν ατμό υδρατμών που διεξάγεται στους 1000 βαθμούς Κελσίου, αλλά μια πιο φιλική προς το περιβάλλον μέθοδο είναι μια μετατροπή διοξειδίου του άνθρακα μεθανίου, η πρώτη ύλη στην οποία λειτουργεί δύο αέριο θερμοκηπίου ταυτόχρονα - CH4 και CO2. Δυστυχώς, οι καταλύτες μετατροπής ατμού σε αυτή τη διαδικασία απενεργοποιούνται και καταστρέφονται και η χρήση καθολικών καταλυτών με βάση τα μέταλλα της ομάδας πλατίνας (PT, PD, RH) είναι επίσης αδύνατο για διάφορους λόγους.
Ένας υποσχόμενος υποψήφιος για τους καταλύτες μετατροπής διοξειδίου του άνθρακα είναι ο καρβίδιο του MolyBDenum (MO2C). Η καταλυτική της δραστηριότητα σε αντιδράσεις που αφορούν ελαφρά υδρογονάνθρακες είναι συγκρίσιμη με την πλατίνα και η τιμή είναι πολύ χαμηλότερη. Επιπλέον, το καρβίδιο του μολυβδαινίου είναι ανθεκτικό σε κοινά καταλυτικά δηλητήρια - ιζήματα άνθρακα και ενώσεις που περιέχουν θείο, γεγονός που καθιστά καταλύτες βασισμένους σε αυτό βιώσιμο με μεγάλη εργασία. Ωστόσο, το καρβίδιο του μολυβδαινίου δεν διανέμεται στη φύση και μπορεί να ληφθεί μόνο με συνθετικό.
Στην παραδοσιακή μεταλλουργική μέθοδο, συντίθεται λόγω της μακροχρόνιας επεξεργασίας της θερμοκρασίας του μετάλλου και του άνθρακα, η οποία οδηγεί σε μεγάλη κατανάλωση ενέργειας. Μια άλλη κοινή μέθοδος είναι η θερμοστατική μείωση των οξειδίων μολυβδαινίου με ένα μίγμα αερίων υδρογονανθράκων με Η2 ή αρωματικές ενώσεις.
Αυτή η μέθοδος χρειάζεται λιγότερη ενέργεια, αλλά απαιτεί αυξημένα μέτρα ασφαλείας λόγω της χρήσης εκρηκτικών αερίων. Επιπροσθέτως, και στις δύο μεθόδους στην επιφάνεια του καρβιδίου του μολυβδαινίου, σχηματίζεται ένα φιλμ άνθρακα, το οποίο εμποδίζει ένα τμήμα καταλυτικώς δραστικών κέντρων και έτσι μειώνει την αποτελεσματικότητα της χρήσης του υλικού. Ως εκ τούτου, οι επιστήμονες αναζητούν άλλες μεθόδους για τη σύνθεσή του.
Στο PCTU, προτείνεται το καρβίδιο του MolyBDenum να ληφθεί χρησιμοποιώντας μια μέθοδο σύνθεσης υγρού φάσης μολυβδαινίου μπλε (αποκαλούμενη διασπορά των ενώσεων συμπλέγματος μολυβδαίνης και οξυγόνου). Στο έργο, οι επιστήμονες πραγματοποίησαν τη σύνθεση του MO2C σε διάφορα στάδια. Αρχικά έλαβαν το Bluy Blue Molybdenum λόγω της μείωσης του διαλύματος εντεκαμινικού οξέος ετικεταμινικού αμμωνίου από ασκορβικό οξύ παρουσία υδροχλωρικού οξέος.
Και στη συνέχεια το μπλε μολυβδαίνιο ξηράνθηκε και αποσυντίθεται θερμικά σε θερμοκρασία 750-800 βαθμών Κελσίου, ως αποτέλεσμα του οποίου σχηματίστηκε το καρβίδιο του μολυβδαινίου. "Η κύρια διαφορά του έργου που πραγματοποίησε η επιστημονική μας ομάδα είναι μια ολοκληρωμένη προσέγγιση", σημειώνει έναν από τους συντάκτες του έργου, τον Αναπληρωτή Καθηγητή του Τμήματος Colloid Chemistry of PCTU, Natalia Gavrilova.
Στην πραγματικότητα, δεν συμμετέχουμε μόνο στη σύνθεση των ιδιαίτερα διασκορπισμένων σωματιδίων, αλλά μελετάμε κάθε στάδιο απόκτησης καταλυτικών συστημάτων, τα οποία επιτρέπει, καθορίζοντας τα κύρια θεμελιώδη πρότυπα, να συνθέσουν το προϊόν με τις καθορισμένες ιδιότητες - δηλαδή, το Carbide MolyBDenum με Υψηλή καταλυτική δραστηριότητα. "
Στο έργο, οι ερευνητές άλλαξαν τον λόγο της ουσίας που περιέχουν μολυβδαίνιο και τον αναγωγικό παράγοντα στο πρώτο στάδιο της σύνθεσης και μελετήθηκαν η δομή τόσο του προκύπτοντος μολύβδου μολυβδίου και του καρβιδίου μολυβδαινίου, η οποία συντίθεται αργότερα από τη βαφή. Η καταλυτική δραστικότητα του MO2C αξιολογήθηκε με τη διεξαγωγή της αντίδρασης της μετατροπής του μεθανίου CH4 (κύριο συστατικό φυσικού αερίου) και CO2 σε αέριο μίγμα Η2, CO και Η2Ο, δηλαδή το αέριο σύνθεσης.
Έχει αποδειχθεί ότι ήδη σε θερμοκρασία 850 βαθμών Κελσίου, ο βαθμός μετατροπής μεθανίου είναι 100 τοις εκατό και δείγματα που συντίθενται με την υψηλότερη καταλυτική δραστικότητα, που συντέθηκαν με χαμηλή περιεκτικότητα του αναγωγικού παράγοντα στο αρχικό μείγμα: μαζί τους τη μετατροπή CH4 και CO2 σε αέριο σύνθεσης.
Έτσι, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι ο κύριος ρόλος στον σχηματισμό της δομής και της υφής του καταλύτη διαδραματίζει τον αναγωγικό παράγοντα και, αλλάζοντας το περιεχόμενό της στα συστήματα διασκορπισμένων πηγών, είναι δυνατόν να ληφθούν διάφορες τροποποιήσεις του καρβιδίου του μολυβδαινίου και να ρυθμίζουν την πορώδη δομή του καταλύτη.
Η αναπτυγμένη μέθοδος σύνθεσης ρέει σε σχετικά χαμηλές θερμοκρασίες (σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους) και το συνθετικό MO2C έχει υψηλή καταλυτική δραστικότητα, η οποία ανοίγει την ικανότητα να χρησιμοποιεί αυτή τη μέθοδο για να ληφθούν μαζικούς καταλύτες στον φορέα και τις καταλυτικές μεμβράνες για διάφορες εργασίες - συμπεριλαμβανομένης της μετατροπής του φυσικού αερίου.
Πηγή: Γυμνή επιστήμη