I risultati del lavoro sono pubblicati nella rivista Nanomaterials. Durante la combustione di idrogeno, i gas serra non sono formati e le celle a combustibile che operano sulla sua base generano elettricità ad alta efficienza, e quindi l'idrogeno è considerato un combustibile molto promettente.
La sua moderna produzione industriale si basa su una conversione congiunta di gas naturale insieme a un vapore acqueo condotto a 1000 gradi Celsius, ma un metodo più ecologico è una conversione del biossido di carbonio di metano, la materia prima in cui due gas serra funziona contemporaneamente - CH4 e CO2. Sfortunatamente, i catalizzatori di conversione del vapore in questo processo sono disattivati e distrutti e l'uso di catalizzatori universali basati su metalli di gruppo Platinum (PT, PD, RH) è impossibile anche per una serie di motivi.
Un candidato promettente per i catalizzatori di conversione del biossido di carbonio è il carburo di molibdeno (MO2C). La sua attività catalitica nelle reazioni che coinvolgono idrocarburi leggeri è paragonabile al platino, e il prezzo è molto più basso. Inoltre, il carburo di molibdeno è resistente ai veleni catalitici comuni - sedimenti di carbonio e composti contenenti zolfo, che rendono catalizzatori basati su di esso sostenibile con un lungo lavoro. Tuttavia, il carburo di molibdeno non è distribuito in natura e può essere ottenuto solo da sintetico.
Nel metodo metallurgico tradizionale, è sintetizzato a causa della lavorazione della temperatura a lungo termine di metallo e carbonio, che porta a un grande consumo energetico. Un altro metodo comune è la riduzione termostatica degli ossidi di molibdeno con una miscela di gas di idrocarburi con composti H2 o aromatici.
Questo metodo ha bisogno di meno energia, ma richiede maggiori misure di sicurezza dovute all'uso di gas esplosivi. Inoltre, in entrambi i metodi sulla superficie del carburo di molibdeno, è formato un film di carbonio, che blocca una porzione di centri cataliticamente attivi e riducono quindi l'efficienza dell'uso del materiale. Pertanto, gli scienziati sono alla ricerca di altri metodi per la sua sintesi.
Nel PCTU, il carburo di molibdeno viene proposto per essere ottenuto utilizzando un metodo di sintesi di fase liquida di blu molibdeno (la cosiddetta dispersione dei composti del cluster di molibdeno e ossigeno). Nel lavoro, gli scienziati hanno eseguito la sintesi di MO2C in diverse fasi. All'inizio hanno ricevuto il Blue di Molybdenum se stessi a causa della riduzione dell'acido ascorbico della soluzione di Ammonio Heptamolibdate in presenza di acido cloridrico.
E poi il Blu di Molybdenum è stato essiccato e decomposto termicamente ad una temperatura di 750-800 gradi Celsius, come risultato della quale è stato formato il carburo di molibdeno. "La principale differenza del lavoro svolta dal nostro gruppo scientifico è un approccio integrato", osserva uno degli autori del lavoro, il professore associato del Dipartimento di Chimica Colloidale di PCTU, Natalia Gavrilova.
Infatti, non siamo solo impegnati nella sintesi di particelle altamente disperse, ma studiamo ogni fase di ottenere sistemi catalitici, che consente, impostando i principali modelli fondamentali, per sintetizzare il prodotto con le proprietà specificate, cioè il carburo di molibdeno con alta attività catalitica. "
Nel lavoro, i ricercatori hanno cambiato il rapporto tra sostanza contenente molibdeno e l'agente riducente nella prima fase della sintesi e ha studiato la struttura sia del carburo di carburo blu e di molibdeno di molibdeno, che viene sintetizzato in seguito dal tintura. L'attività catalitica di Mo2C è stata valutata conducendo la reazione della conversione del metano CH4 (componente principale del gas naturale) e della CO2 in una miscela gassosa di H2, CO e H2O, cioè il gas di sintesi.
È stato dimostrato che già a una temperatura di 850 gradi Celsius, il grado di conversione del metano è al 100 percento e campioni sintetizzati con la massima attività catalitica, sintetizzata con un basso contenuto dell'agente riducente nella miscela iniziale: con loro la conversione CH4 e CO2 in Gas di sintesi si verifica.
Pertanto, gli scienziati hanno scoperto che il ruolo principale nella formazione della struttura e della consistenza del catalizzatore svolge l'agente di riduzione e, cambiando il suo contenuto nei sistemi dispersi sorgente, è possibile ottenere varie modifiche del carburo di molibdeno e regolare la struttura porosa del catalizzatore.
Il metodo sviluppato di sintesi fluisce a temperature relativamente basse (rispetto ai metodi tradizionali), e il MO2C sintetizzato ha un'elevata attività catalitica, che apre la capacità di utilizzare questo metodo per ottenere numerosi catalizzatori sulle membrane corriere e catalitiche per vari compiti - compresa la conversione del gas naturale.
Fonte: scienza nuda