Los resultados del trabajo se publican en la revista Nanomaterials. Durante la combustión de hidrógeno, los gases de efecto invernadero no se forman, y las células de combustible que operan por su base generan electricidad con una eficiencia muy alta, y por lo tanto hidrógeno se considera combustible muy prometedor.
Su moderna producción industrial se basa en una conversión conjunta de gas natural junto con un vapor de agua realizado a 1000 grados Celsius, pero un método más ecológico es una conversión de dióxido de carbono de metano, la materia prima en la que opera dos gases de efecto invernadero. - CH4 y CO2. Desafortunadamente, los catalizadores de conversión de vapor en este proceso se desactivan y se destruyen, y el uso de catalizadores universales basados en metales del Grupo Platino (PT, PD, RH) también es imposible por una variedad de razones.
Un candidato prometedor para los catalizadores de conversión de dióxido de carbono es el carburo de molibdeno (MO2C). Su actividad catalítica en reacciones que involucran hidrocarburos ligeros es comparable al platino, y el precio es mucho menor. Además, el carburo de molibdeno es resistente a los vínculos catalíticos comunes: los sedimentos de carbono y los compuestos que contienen azufre, lo que hace que los catalizadores sean sostenibles en su totalidad con un trabajo largo. Sin embargo, el carburo de molibdeno no se distribuye en la naturaleza y solo se puede obtener por sintético.
En el método metalúrgico tradicional, se sintetiza debido al procesamiento de temperatura a largo plazo de metal y carbono, que conduce a un gran consumo de energía. Otro método común es la reducción termostática de los óxidos de molibdeno con una mezcla de gases hidrocarburos con compuestos H2 o aromáticos.
Este método necesita menos energía, pero requiere un aumento de las medidas de seguridad debido al uso de gases explosivos. Además, en ambos métodos en la superficie del carburo de molibdeno, se forma una película de carbono, que bloquea una parte de los centros catalíticamente activos y, por lo tanto, reduce la eficiencia de usar el material. Por lo tanto, los científicos buscan otros métodos para su síntesis.
En el PCTU, se propone que el carburo de molibdeno se propone obtener utilizando un método de síntesis de fase líquida de molibdeno azul (la llamada dispersión de los compuestos de racimo de molibdeno y oxígeno). En el trabajo, los científicos realizaron la síntesis de MO2C en varias etapas. Al principio, recibieron azul de molibdeno debido a la reducción de la solución de heptamolibdato de amonio, ácido ascórbico en presencia de ácido clorhídrico.
Y luego el azul de molibdeno se secó y se descompuso térmicamente a una temperatura de 750 a 800 grados Celsius, como resultado de lo cual se formó el carburo de molibdeno. "La principal diferencia del trabajo realizado por nuestro grupo científico es un enfoque integrado", señala uno de los autores del trabajo, el profesor asociado del Departamento de Química de PCTU, Natalia Gavrilova.
De hecho, no solo estamos comprometidos en la síntesis de partículas altamente dispersas, sino que estudiamos cada etapa de obtención de sistemas catalíticos, lo que permite, establecer los patrones fundamentales principales, para sintetizar el producto con las propiedades especificadas, es decir, carburo de molibdeno con carburo de molibdeno con Alta actividad catalítica ".
En el trabajo, los investigadores cambiaron la proporción de sustancia que contiene molibdeno y el agente reductor en la primera etapa de la síntesis y estudió la estructura tanto de la propia carburo de molibdeno y molibdeno resultante, que se sintetiza más tarde del tinte. La actividad catalítica de MO2C se evaluó realizando la reacción de la conversión de metano CH4 (componente principal del gas natural) y CO2 en una mezcla gaseosa de H2, CO y H2O, es decir, gas de síntesis.
Se ha demostrado que ya a una temperatura de 850 grados Celsius, el grado de conversión de metano es del 100 por ciento, y las muestras sintetizadas con la actividad catalítica más alta, sintetizadas con un contenido bajo del agente reductor en la mezcla inicial: con ellos la conversión CH4 y CO2 en la síntesis de gas se producen.
Por lo tanto, los científicos encontraron que el papel principal en la formación de la estructura y la textura del catalizador desempeña el agente reductor y, al cambiar su contenido en los sistemas dispersos de origen, es posible obtener varias modificaciones de carburo de molibdeno y ajustar la estructura porosa. del catalizador.
El método desarrollado de síntesis fluye a temperaturas relativamente bajas (en comparación con los métodos tradicionales), y el MO2C sintetizado tiene una alta actividad catalítica, que abre la capacidad de utilizar este método para obtener catalizadores masivos en las membranas portadoras y catalíticas para varias tareas. Incluyendo la conversión de gas natural.
Fuente: Ciencia desnuda