სამუშაოების შედეგები გამოქვეყნებულია Nanomaterials ჟურნალში. წყალბადის წვის დროს, სათბურის გაზები არ არის ჩამოყალიბებული და საწვავის უჯრედები, რომლებიც მოქმედებს ელექტროენერგიაზე ძალიან მაღალი ეფექტურობით და ამიტომ წყალბადის განიხილება ძალიან პერსპექტიული საწვავი.
მისი თანამედროვე სამრეწველო წარმოება ეფუძნება ბუნებრივი გაზის ერთობლივ კონვერტაციას, რომელიც მოიცავს წყლის ორთქლთან ერთად, მაგრამ მეტსანის უფრო მეტი ეკო-მეგობრული მეთოდი არის ნახშირბადის დიოქსიდის კონვერტაცია, ნედლეული, რომელშიც ორი სათბურის გაზი მუშაობს - CH4 და CO2. სამწუხაროდ, ამ პროცესში ორთქლის კონვერტაციის კატალიზატორები გამორთულია და განადგურებულია და უნივერსალური კატალიზატორების გამოყენება პლატინის ჯგუფის ლითონებზე (PT, PD, RH), ასევე შეუძლებელია სხვადასხვა მიზეზების გამო.
ნახშირორჟანგის კონვერტაციის კატალიზატორების პერსპექტიული კანდიდატი არის მოლიბდენის კარბიდი (MO2C). მისი კატალიზური აქტივობა რეაქციებში, რომელიც მოიცავს სინათლის ნახშირწყალბადებს, რომლებიც პლატინის შედარებით შედარებულია და ფასი გაცილებით დაბალია. გარდა ამისა, მოლიბდენის კარბიდი მდგრადია Catalytic Poisons - Carbon Sediments და გოგირდის შემცველი ნაერთების, რაც კატალიზატორებს ეფუძნება მდგრადი ხანგრძლივი მუშაობით. თუმცა, მოლიბდენის კარბიდი არ არის გავრცელებული ბუნებაში და შეიძლება მხოლოდ სინთეზური იყოს.
ტრადიციულ მეტალურგიულ მეთოდში, სინთეზირებულია ლითონისა და ნახშირბადის გრძელვადიანი ტემპერატურის დამუშავების გამო, რაც დიდი ენერგომოხმარებისკენ მიდის. კიდევ ერთი საერთო მეთოდი არის მოლიბდენის ოქსიდების თერმოსტატული შემცირება H2 ან არომატული ნაერთების ჰიდროკარბონის აირების ნარევით.
ეს მეთოდი ნაკლებად ენერგიაა საჭირო, მაგრამ ეს მოითხოვს ფეთქებადი გაზების გამოყენების გამო უსაფრთხოების ზომებს. გარდა ამისა, ორივე მეთოდით მოლიბდენის კარბიდი ზედაპირზე, ნახშირბადის ფილმი ჩამოყალიბდა, რომელიც ბლოკავს კატალიზური აქტიური ცენტრების ნაწილს და ამცირებს მასალის გამოყენების ეფექტურობას. აქედან გამომდინარე, მეცნიერები ეძებენ სხვა მეთოდებს მისი სინთეზისთვის.
PCTU- ში, მოლიბდენის ლურჯი სითხე-ფაზის სინთეზის მეთოდის გამოყენებით (მოლიბდენისა და ჟანგბადის კასეტური ნაერთების ე.წ. დისპერსია). სამსახურში მეცნიერებმა რამდენიმე ეტაპზე MO2C- ის სინთეზს შეასრულეს. თავდაპირველად მათ მიიღეს მოლიბდენის ლურჯი თავი ამონიუმის ჰეპამოლიბედატის გამოსწორების გამო ასკორბინის მჟავასთან ერთად ჰიდროქლორინის მჟავასთან ერთად.
და შემდეგ მოლიბდენის ლურჯი გამხმარი და თერმულად დაიშალა ტემპერატურა 750-800 გრადუსამდე, რის შედეგადაც მოლიბდენის კარბიდი ჩამოყალიბდა. "ჩვენი სამეცნიერო ჯგუფის მიერ განხორციელებული სამუშაოების ძირითადი განსხვავებაა ინტეგრირებული მიდგომა", - აღნიშნავს, რომ PCTU- ის კოლოიდური ქიმიის დეპარტამენტის ასოცირებული პროფესორი ნატალია გავრილოვა.
სინამდვილეში, ჩვენ არ ვართ მხოლოდ მკაცრი ნაწილაკების სინთეზში, მაგრამ ჩვენ ვსწავლობთ კატალიზური სისტემების მოპოვების ყოველ ეტაპზე, რომელიც საშუალებას იძლევა, ძირითადი ფუნდამენტური ნიმუშების შექმნა, პროდუქტის სინთეზირება განსაზღვრული თვისებებით - ეს არის მოლიბდენის კარბიდი მაღალი კატალიზური საქმიანობა. "
მუშაობაში, მკვლევარებმა შეცვალა მოლიბდენის შემცველი ნივთიერების თანაფარდობა და შემცირების აგენტი სინთეზის პირველ ეტაპზე და შეისწავლა ორივე მოლიბდენის ლურჯი და მოლიბდენის კარბიდი, რომელიც სინთეზირებულია საღებავიდან. MO2C- ის კატალიზური აქტივობა შეფასდა მეთანის CH4- ის (ბუნებრივი აირის ძირითადი კომპონენტი) კონვერტაციის რეაქციის განხორციელების გზით H2, CO და H2O- ს აირისებრი ნაზავი, ანუ სინთეზის გაზი.
ნაჩვენებია, რომ უკვე 850 გრადუსს, რომელიც 850 გრადუსია, მეთანის კონვერტაციის ხარისხი არის 100% და ნიმუშები, რომლებიც სინთეზირებულია უმაღლესი კატალიზური აქტივობით, სინთეზირებულია საწყის ნარევიდან შემცირების აგენტის დაბალი შემცველობით: მათთან კონვერსია CH4 და CO2 სინთეზის გაზის დროს ხდება.
ამრიგად, მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ კატალიზატორის სტრუქტურისა და ტექსტურის ჩამოყალიბების მთავარი როლი შეამცირებს აგენტის შემცირებას და წყაროს დაშლის სისტემებში მისი შინაარსის შეცვლით, შესაძლებელია მოლიბდენის კარბიდის სხვადასხვა ცვლილებების მიღება და ფოროვანი სტრუქტურის შეცვლა კატალიზატორი.
სინთეზის შემუშავებული მეთოდი შედარებით დაბალ ტემპერატურაზე (ტრადიციულ მეთოდებთან შედარებით) და სინთეზირებული MO2C- ს აქვს მაღალი კატალიზური აქტივობა, რომელიც ხსნის ამ მეთოდის გამოყენების შესაძლებლობას სხვადასხვა ამოცანების მქონე მასიური კატალიზატორების მისაღებად, ბუნებრივი აირის კონვერტაციის ჩათვლით.
წყარო: შიშველი მეცნიერება