Os resultados do trabalho são publicados na revista Nanomaterials. Durante a combustão de hidrogênio, os gases de efeito estufa não são formados, e as células de combustível operam em sua base geram eletricidade com eficiência muito alta, e, portanto, o hidrogênio é considerado um combustível muito promissor.
Sua moderna produção industrial baseia-se em uma conversão conjunta de gás natural, juntamente com um vapor de água realizado em 1000 graus Celsius, mas um método mais ecológico é uma conversão de dióxido de carbono de metano, a matéria-prima em que dois gás de efeito estufa opera ao mesmo tempo - CH4 e CO2. Infelizmente, os catalisadores de conversão de vapor neste processo são desativados e destruídos, e o uso de catalisadores universais baseados em metais do grupo de platina (PT, PD, RH) também é impossível por uma variedade de razões.
Um candidato promissor para catalisadores de conversão de dióxido de carbono é o carboneto de molibdênio (MO2C). Sua atividade catalítica em reações envolvendo hidrocarbonetos leves é comparável à platina, e o preço é muito menor. Além disso, o carboneto de molibdênio é resistente a venenos catalíticos comuns - sedimentos de carbono e compostos contendo enxofre, que tornam catalisadores com base nele sustentáveis com longos trabalhos. No entanto, o carboneto de molibdênio não é distribuído por natureza e só pode ser obtido por sintético.
No método metalúrgico tradicional, é sintetizado devido ao processamento de temperatura a longo prazo de metal e carbono, que leva ao grande consumo de energia. Outro método comum é a redução termostática dos óxidos de molibdênio com uma mistura de gases de hidrocarbonetos com compostos h2 ou aromáticos.
Este método precisa de menos energia, mas requer aumento de medidas de segurança devido ao uso de gases explosivos. Além disso, em ambos os métodos na superfície do carboneto de molibdênio, é formado um filme de carbono, que bloqueia uma porção de centros cataliticamente ativos e, assim, reduz a eficiência de usar o material. Portanto, os cientistas estão procurando outros métodos para sua síntese.
No PCTU, o carboneto de molibdênio é proposto para ser obtido usando um método de síntese de fase líquida de azul molibdênio (chamada dispersão de compostos de cluster de molibdênio e oxigênio). No trabalho, os cientistas realizaram a síntese do MO2C em vários estágios. No começo, eles receberam molibdênio azul devido à redução do ácido ascórbico da solução de heptamolibdate de amônio na presença de ácido clorídrico.
E então o azul de molibdênio foi seco e termicamente decomposto a uma temperatura de 750-800 graus Celsius, como resultado do qual o carboneto de molibdênio foi formado. "A principal diferença do trabalho realizado pelo nosso grupo científico é uma abordagem integrada", observa um dos autores do trabalho, o professor associado do Departamento de Química Colóide da PCTU, Natalia Gavrilova.
Na verdade, não somos apenas engajados na síntese de partículas altamente dispersas, mas estudamos cada etapa de obter sistemas catalíticos, que permitem, definindo os principais padrões fundamentais, para sintetizar o produto com as propriedades especificadas - isto é, carboneto de molibdênio com alta atividade catalítica ".
No trabalho, os pesquisadores mudaram a relação de substância contendo molibdênio e o agente redutor na primeira etapa da síntese e estudaram a estrutura tanto do próprio carboneto de molibdênio, que é sintetizado mais tarde do corante. A atividade catalítica do MO2C foi avaliada pela realização da reação da conversão do metano CH4 (principal componente do gás natural) e de CO2 em uma mistura gasosa de H2, CO e H2O, isto é, gás de síntese.
Foi demonstrado que já foi a uma temperatura de 850 graus Celsius, o grau de conversão de metano é de 100%, e amostras sintetizadas com a maior atividade catalítica, sintetizada com um baixo conteúdo do agente redutor na mistura inicial: com eles a conversão CH4 e CO2 em gás de síntese ocorre.
Assim, os cientistas descobriram que o papel principal na formação da estrutura e textura do catalisador desempenha o agente redutor e, alterando seu conteúdo nos sistemas dispersos da fonte, é possível obter várias modificações de carboneto de molibdênio e ajustar a estrutura porosa. do catalisador.
O método desenvolvido de fluxos de síntese a temperaturas relativamente baixas (em comparação com os métodos tradicionais), e o MO2C sintetizado tem uma alta atividade catalítica, que abre a capacidade de usar este método para obter massivos catalisadores nas membranas transportadoras e catalisadas para várias tarefas incluindo a conversão do gás natural.
Fonte: Ciência nua