Wyniki pracy są publikowane w magazynie nanomateriałów. Podczas spalania wodoru, gazy cieplarniane nie są utworzone, a komórki paliwowe działające na jego podstawie generują energię elektryczną o bardzo wysokiej wydajności, a zatem wodór jest uważany za bardzo obiecujące paliwo.
Jego nowoczesna produkcja przemysłowa opiera się na wspólnej konwersji gazu ziemnego wraz z pary wodną prowadzoną przy 1000 stopni Celsjusza, ale bardziej przyjazna dla środowiska metodą jest konwersja dwutlenku węgla metanu, surowca, w której działa dwa cieplarniane gaze - CH4 i CO2. Niestety, katalizatory konwersji parowej w tym procesie są dezaktywowane i zniszczone, a stosowanie uniwersalnych katalizatorów opartych na metale Platinum Group (PT, PD, RH) jest również niemożliwe z różnych powodów.
Obiecującym kandydatem do katalizatorów konwersji dwutlenku węgla jest węglik molibdenu (MO2C). Działalność katalityczna w reakcjach obejmujących lekkie węglowodory jest porównywalne z platyną, a cena jest znacznie niższa. Ponadto węglik molibdenu jest odporny na wspólne łączniki katalityczne - osadów węglowych i związków zawierających siarki, które sprawia, że katalizatory opierają się na nim zrównoważone z długą pracą. Jednak węglik molibdenu nie jest rozprowadzany w przyrodzie i można uzyskać tylko przez syntetyczną.
W tradycyjnej metodzie metalurgicznej syntetyzuje się z powodu długotrwałego przetwarzania temperatury metalu i węgla, co prowadzi do dużego zużycia energii. Inną wspólną metodą jest redukcja termostatyczna tlenków molibdenu o mieszaninie gazów węglowodorów z związkami H2 lub aromatycznymi.
Ta metoda potrzebuje mniej energii, ale wymaga zwiększenia środków bezpieczeństwa ze względu na wykorzystanie gazów wybuchowych. Ponadto, w obu metodach na powierzchni węglika molibdenu utworzona jest folia węglowa, która blokuje część katalitycznie aktywnych centrów, a tym samym zmniejsza wydajność stosowania materiału. Dlatego naukowcy szukają innych metod jej syntezy.
W PCTU zaproponowano węglik molibdenu, który ma być uzyskany przy użyciu metody syntezy fazy ciekłej molibdenu niebieskiego (tak zwana dyspersja związków klastrów molibdenu i tlenu). W pracy naukowcy wykonali syntezę MO2C w kilku etapach. Początkowo otrzymali same Molybdenum Blue ze względu na zmniejszenie kwasu askorbinowego o roztworze amonu heptamolibdate w obecności kwasu chlorowodorowego.
A potem molibdenowy niebieski był suszony, a termicznie rozkłada się w temperaturze 750-800 stopni Celsjusza, w wyniku której utworzono węglik molibdenu. "Główną różnicą pracy przeprowadzonej przez naszą grupę naukową jest zintegrowane podejście", odnotowuje jeden z autorów prac, profesor nadzwyczajny Departamentu Chemii Koloidowej PCTU, Natalii Gavrilova.
W rzeczywistości jesteśmy angażowani w syntezę wysoko rozproszonych cząstek, ale studiujemy każdy etap uzyskiwania systemów katalitycznych, co pozwala, ustanawiając główne podstawowe wzory, do syntetyzacji produktu z określonymi właściwościami - to jest węglik molibdenu z wysoka aktywność katalityczna. "
W pracy naukowcy zmienili stosunek substancji zawierającej molibdenu i środek redukujący na pierwszym etapie syntezy i badano strukturę zarówno wynikowego węglika molibdenu, jak i samego węglika molibdenu, który jest zsyntetyzowany później z barwnika. Aktywność katalityczna MO2C oceniano przez przeprowadzenie reakcji konwersji metanu CH4 (główny składnik gazu ziemnego) i CO2 w gazowej mieszaninie H2, CO i H2O, czyli gaz syntezowy.
Wykazano, że już w temperaturze 850 stopni Celsjusza, stopień konwersji metanu wynosi 100 procent, a próbki syntetyzowane o najwyższej aktywności katalitycznej, zsyntetyzowanej o niskiej zawartości środka redukującego w początkowej mieszaninie: z nimi konwersja Występuje CH4 i CO2 w gazie syntezy.
W ten sposób naukowcy stwierdzili, że główna rola w tworzeniu struktury i tekstury katalizatora odgrywa środek redukujący, a przez zmianę jej zawartości w systemach rozproszonych źródła, możliwe jest uzyskanie różnych modyfikacji węglika molibdenu i dostosowują strukturę porowatą katalizatora.
Opracowana metoda syntezy przepływa w stosunkowo niskich temperaturach (w porównaniu z tradycyjnymi metodami), a syntetyzowany MO2C ma wysoką aktywność katalityczną, która otwiera zdolność do stosowania tej metody, aby uzyskać masywne katalizatory na membranach nośnych i katalitycznych dla różnych zadań - w tym konwersję gazu ziemnego.
Źródło: Naked Science