Resultatene av arbeidet er publisert i Nanomaterials-magasinet. Under forbrenningen av hydrogen blir klimagasser ikke dannet, og brenselceller som opererer på grunnlag av dens generelle elektrisitet med svært høy effektivitet, og derfor anses hydrogen som meget lovende drivstoff.
Den moderne industrielle produksjonen er basert på en felles omdannelse av naturgass sammen med en vanndamp utført ved 1000 grader Celsius, men en mer miljøvennlig metode er en karbondioksydkonvertering av metan, råmaterialet der to drivhusgass opererer på en gang - CH4 og CO2. Dessverre deaktiveres dampkonverteringskatalysatorene i denne prosessen og ødelegges, og bruken av universelle katalysatorer basert på platinagruppemetaller (PT, PD, RH) er også umulig av ulike årsaker.
En lovende kandidat for karbondioksydkonverteringskatalysatorer er molybdenkarbid (MO2C). Den katalytiske aktiviteten i reaksjoner som involverer lette hydrokarboner, er sammenlignbare med platina, og prisen er mye lavere. I tillegg er molybdenkarbidet resistent mot vanlige katalytiske giftstoffer - karbon sedimenter og svovelholdige forbindelser, som gjør katalysatorer basert på det bærekraftig med lang arbeid. Molybden Carbide distribueres imidlertid ikke i naturen og kan kun oppnås ved syntetisk.
I den tradisjonelle metallurgiske metoden syntetiseres den på grunn av langsiktig temperaturbehandling av metall og karbon, noe som fører til stort energiforbruk. En annen vanlig metode er den termostatiske reduksjonen av molybdenoksyder med en blanding av hydrokarbongasser med H2- eller aromatiske forbindelser.
Denne metoden trenger mindre energi, men det krever økte sikkerhetsforanstaltninger på grunn av bruk av eksplosive gasser. I tillegg, i begge metoder på overflaten av molybdenkarbidet, dannes en karbonfilm som blokkerer en del av katalytisk aktive sentre og reduserer dermed effektiviteten av bruk av materialet. Derfor ser forskere til andre metoder for sin syntese.
I PCTU foreslås molybdenkarbid som skal oppnås ved anvendelse av en fremgangsmåte for væskefasesyntese av molybdenblå (såkalt dispersjon av klyngforbindelser av molybden og oksygen). I arbeidet utførte forskerne syntesen av MO2C i flere stadier. Først fikk de molybdenblå seg selv på grunn av reduksjonen av ammoniumheptamolibdatoppløsningen ascorbinsyre i nærvær av saltsyre.
Og deretter ble molybdenblå tørket og termisk dekomponert ved en temperatur på 750-800 grader Celsius, som et resultat av hvilket molybdenkarbidet ble dannet. "Hovedforskjellen i arbeidet som utføres av vår vitenskapelige gruppe er en integrert tilnærming," bemerker en av forfatterens forfattere, den lektor i Institutt for kolloidkjemi av PCTU, Natalia Gavrilova.
Faktisk er vi ikke bare engasjert i syntese av svært spredte partikler, men vi studerer hvert trinn for å skaffe katalytiske systemer, som tillater, sette de viktigste fundamentale mønstrene, å syntetisere produktet med de angitte egenskapene - det vil si molybdenkarbid med høy katalytisk aktivitet. "
I arbeidet endret forskerne forholdet mellom molybdenholdig substans og reduksjonsmidlet ved den første fase av syntesen og studerte strukturen til både den resulterende molybdenblå og molybdenkarbid i seg selv, som syntetiseres senere fra fargestoffet. Den katalytiske aktiviteten til MO2C ble evaluert ved å gjennomføre reaksjonen av omdannelsen av metan CH4 (hovedkomponent av naturgass) og CO2 i en gassformig blanding av H2, CO og H20, det er syntetisk gass.
Det har blitt vist at allerede ved en temperatur på 850 grader Celsius, er graden av metanomdannelse 100%, og prøver syntetisert med den høyeste katalytiske aktiviteten syntetisert med et lavt innhold av reduksjonsmidlet i den opprinnelige blanding: med dem konverteringen CH4 og CO2 i syntesegass oppstår.
Således fant forskere at hovedrollen i dannelsen av konstruksjonen og teksturen til katalysatoren spiller reduksjonsmiddelet, og ved å endre innholdet i kilde-dispergerte systemer, er det mulig å oppnå forskjellige modifikasjoner av molybdenkarbid og justere den porøse strukturen av katalysatoren.
Den utviklede metoden for syntese strømmer ved relativt lave temperaturer (sammenlignet med tradisjonelle metoder), og den syntetiserte MO2C har en høy katalytisk aktivitet, som åpner evnen til å anvende denne metoden for å oppnå massive katalysatorer på bærer- og katalytiske membraner for forskjellige oppgaver - inkludert konvertering av naturgass.
Kilde: Naked Science