نتایج کار در مجله نانومواد منتشر شده است. در طول احتراق هیدروژن، گازهای گلخانه ای شکل نمی گیرند و سلول های سوختی که بر پایه آن عمل می کنند، برق را با راندمان بسیار بالا تولید می کنند و بنابراین هیدروژن سوخت بسیار امیدوار کننده در نظر گرفته می شود.
تولید صنعتی مدرن آن بر مبنای تبدیل مشترک گاز طبیعی همراه با بخار آب انجام شده در 1000 درجه سانتیگراد است، اما یک روش سازگار با محیط زیست، تبدیل دی اکسید کربن متان، مواد خام است که در آن دو گاز گلخانه ای در یک زمان عمل می کنند - CH4 و CO2. متأسفانه، کاتالیزورهای تبدیل بخار در این فرایند غیرفعال شده و نابود می شوند و استفاده از کاتالیزورهای جهانی بر اساس فلزات گروه پلاتین (PT، PD، RH) نیز به دلایل مختلف غیرممکن است.
یک نامزد امیدوار کننده برای کاتالیزورهای تبدیل دی اکسید کربن، کاربید مولیبدن (MO2C) است. فعالیت کاتالیزوری آن در واکنش های مربوط به هیدروکربن های سبک قابل مقایسه با پلاتین است و قیمت بسیار پایین تر است. علاوه بر این، کاربید مولیبدن به سموم کاتالیزوری مشترک - رسوبات کربن و ترکیبات حاوی گوگرد مقاوم است، که باعث می شود کاتالیزورها بر اساس آن پایدار با کار طولانی است. با این حال، کاربید مولیبدن در طبیعت توزیع نمی شود و تنها می تواند توسط مصنوعی به دست آید.
در روش متالورژی سنتی، به علت پردازش درجه حرارت درازمدت فلز و کربن، تولید می شود که منجر به مصرف انرژی زیادی می شود. یکی دیگر از روش های معمول، کاهش ترموستاتیک اکسید مولیبدن با ترکیبی از گازهای هیدروکربن با ترکیبات H2 یا معطر است.
این روش نیاز به انرژی کمتری دارد، اما به دلیل استفاده از گازهای انفجاری، نیاز به افزایش اقدامات امنیتی دارد. علاوه بر این، در هر دو روش بر روی سطح کاربید مولیبدن، یک فیلم کربن تشکیل شده است که بخشی از مراکز فعال کاتالیستی را مسدود می کند و بنابراین کارایی استفاده از مواد را کاهش می دهد. بنابراین، دانشمندان به دنبال روش های دیگر برای سنتز آن هستند.
در PCTU، کاربید مولیبدن با استفاده از روش سنتز فاز مایع مولیبدن آبی (به اصطلاح پراکندگی ترکیبات خوشه ای مولیبدن و اکسیژن) به دست می آید. در کار، دانشمندان سنتز MO2C را در چندین مرحله انجام دادند. در ابتدا آنها خود مولیبدن آبی را به دلیل کاهش محلول آمونیوم هپاتامولیبدنات اسید اسکوربیک در حضور اسید هیدروکلریک دریافت کردند.
و سپس مولیبدن آبی خشک شد و به صورت حرارتی در دمای 750-800 درجه سانتیگراد تجزیه شد، در نتیجه آن کاربید مولیبدن تشکیل شد. "تفاوت اصلی کار انجام شده توسط گروه علمی ما یک رویکرد یکپارچه است." یکی از نویسندگان کار، استاد دانشکده شیمی کلوئیدی PCTU، ناتالیا گوریلاوا.
در حقیقت، ما نه تنها در سنتز ذرات بسیار پراکنده مشغول هستیم، بلکه ما هر مرحله از به دست آوردن سیستم های کاتالیزوری را مطالعه می کنیم، که اجازه می دهد، تنظیم الگوهای اصلی اصلی، برای تولید محصولات با خواص مشخص شده - یعنی کاربید مولیبدن با فعالیت کاتالیزوری بالا. "
در این کار، محققان نسبت ماده حاوی مولیبدن را تغییر دادند و عامل کاهش دهنده را در مرحله اول سنتز تغییر دادند و ساختار هر دو خود را از مولیبدن آبی و کاربید مولیبدن به دست آوردند که بعدا از رنگ سنتز می شود. فعالیت کاتالیزوری MO2C با انجام واکنش تبدیل CH4 متان (مولکول اصلی گاز طبیعی) و CO2 به یک مخلوط گاز از H2، CO و H2O، یعنی گاز سنتز، مورد بررسی قرار گرفت.
نشان داده شده است که در حال حاضر در دمای 850 درجه سانتیگراد، درجه تبدیل متان 100 درصد است و نمونه هایی که با بالاترین فعالیت کاتالیزوری سنتز شده اند، با محتوای کم عامل کاهش دهنده در مخلوط اولیه تولید می شود: با تبدیل آنها CH4 و CO2 در گاز سنتز رخ می دهد.
بنابراین، دانشمندان دریافتند که نقش اصلی در شکل گیری ساختار و بافت کاتالیزور عامل کاهش دهنده را دارد و با تغییر محتوای آن در سیستم های پراکنده منبع، می توان تغییرات مختلف کاربید مولیبدن را بدست آورد و ساختار متخلخل را تنظیم کرد از کاتالیزور.
روش توسعه یافته سنتز جریان در دمای نسبتا پایین (در مقایسه با روش های سنتی) و MO2C سنتز شده دارای یک فعالیت کاتالیزوری بالا است که توانایی استفاده از این روش را برای به دست آوردن کاتالیزورهای عظیم بر روی غشاهای حامل و کاتالیزوری برای وظایف مختلف باز می کند از جمله تبدیل گاز طبیعی.
منبع: علوم برهنه