De resultaten van het werk worden gepubliceerd in het tijdschrift Nanomaterialen. Tijdens de verbranding van waterstof worden broeikasgassen niet gevormd, en brandstofcellen die op basis van zijn basis werken, elektriciteit met zeer hoge efficiëntie, en daarom wordt waterstof als zeer veelbelovende brandstof beschouwd.
De moderne industriële productie is gebaseerd op een gewrichtsconversie van aardgas samen met een waterdamp die wordt uitgevoerd bij 1000 graden Celsius, maar een meer milieuvriendelijke methode is een kooldioxide-omzetting van methaan, de grondstof waarin twee broeikasgas tegelijkertijd is - CH4 en CO2. Helaas worden de stoomomzettingskatalysatoren in dit proces gedeactiveerd en vernietigd, en het gebruik van universele katalysatoren op basis van platina-groepsmetalen (PT, PD, RH) is ook om verschillende redenen onmogelijk.
Een veelbelovende kandidaat voor kooldioxide-conversiekatalysatoren is molybdeencarbide (MO2C). Zijn katalytische activiteit in reacties met betrekking tot lichte koolwaterstoffen is vergelijkbaar met platina, en de prijs is veel lager. Bovendien is Molybdeencarbide resistent tegen gemeenschappelijke katalytische vergiften - koolstofsedimenten en zwavelbevattende verbindingen, waardoor katalysatoren op basis van het duurzaam zijn met lang werk. Molybdeencarbide wordt echter niet in de natuur gedistribueerd en kan alleen worden verkregen door synthetisch.
In de traditionele metallurgische methode wordt het gesynthetiseerd als gevolg van de langetermijntemperatuurverwerking van metaal en koolstof, wat leidt tot een groot energieverbruik. Een andere gemeenschappelijke methode is de thermostatische vermindering van molybdeenoxiden met een mengsel van koolwaterstofgassen met H2 of aromatische verbindingen.
Deze methode heeft minder energie nodig, maar het vereist verhoogde veiligheidsmaatregelen als gevolg van het gebruik van explosieve gassen. Bovendien wordt in beide werkwijzen op het oppervlak van het molybdeencarbide een koolstoffilm gevormd, die een deel van katalytisch actieve centra blokkeren en dus de efficiëntie van het gebruik van het materiaal verminderen. Daarom zijn wetenschappers op zoek naar andere methoden voor de synthese ervan.
In de PCTU wordt molybdeencarbide voorgesteld om te worden verkregen met behulp van een werkwijze voor vloeistoffase-synthese van molybdeenblauw (zogenaamde dispersie van clusterverbindingen van molybdeen en zuurstof). In het werk voerden wetenschappers de synthese van MO2C in verschillende stadia uit. Aanvankelijk kregen ze molybdeenblauw zelf vanwege de vermindering van het ammonium heptamolibdate-oplossing ascorbinezuur in de aanwezigheid van zoutzuur.
En dan werd Molybdeen blauw gedroogd en thermisch afgebroken bij een temperatuur van 750-800 graden Celsius, waardoor het molybdeencarbide werd gevormd. "Het grootste verschil van het werk dat door onze wetenschappelijke groep wordt uitgevoerd, is een geïntegreerde aanpak," merkt op een van de auteurs van het werk, de universitair hoofddocent van het departement Colloïloidchemie van PCTU, Natalia Gavrilova.
We zijn in feite niet alleen bezig met de synthese van sterk gedispergeerde deeltjes, maar we bestuderen elke fase van het verkrijgen van katalytische systemen, waarmee de belangrijkste fundamentele patronen kunnen worden geplaatst, om het product te synthetiseren met de opgegeven eigenschappen - dat wil zeggen molybdeencarbide met hoge katalytische activiteit. "
In het werk veranderden de onderzoekers de verhouding van molybdeen-bevattende substantie en het reductiemiddel in de eerste fase van de synthese en bestudeerde de structuur van zowel het resulterende molybdeenblauwe en molybdeencarbide zelf, dat later uit de kleurstof wordt gesynthetiseerd. De katalytische activiteit van MO2C werd geëvalueerd door de reactie van de omzetting van methaan CH4 (hoofdcomponent van aardgas) en CO2 te voeren in een gasvormig mengsel van H2-, CO- en H2O, dat wil zeggen synthesegas.
Er is aangetoond dat reeds bij een temperatuur van 850 graden Celsius is, de mate van methaanconversie 100 procent is, en monsters gesynthetiseerd met de hoogste katalytische activiteit, gesynthetiseerd met een lage inhoud van het reductiemiddel in het initiële mengsel: met hen de conversie CH4 en CO2 in synthesegas treedt op.
Aldus vonden wetenschappers dat de hoofdrol in de vorming van de structuur en textuur van de katalysator het reductiemiddel speelt en, door de inhoud ervan in de brongeispergeerde systemen te veranderen, het mogelijk is om verschillende wijzigingen van molybdeencarbide te verkrijgen en de poreuze structuur aan te passen van de katalysator.
De ontwikkelde methode van synthese stroomt bij relatief lage temperaturen (in vergelijking met traditionele methoden), en de gesynthetiseerde MO2C heeft een hoge katalytische activiteit, die de mogelijkheid biedt om deze methode te gebruiken om massale katalysatoren op de drager en katalysatoren voor verschillende taken en katalytische membranen te gebruiken voor verschillende taken - inclusief de conversie van aardgas.
Bron: Naked Science