Rezultatele lucrărilor sunt publicate în revista Nanomaterialelor. În timpul arderii hidrogenului, gazele cu efect de seră nu sunt formate, iar celulele de combustie care funcționează pe bază generează energie electrică cu o eficiență foarte mare și, prin urmare, hidrogenul este considerat combustibil foarte promițător.
Producția industrială modernă se bazează pe o conversie comună a gazelor naturale, împreună cu o vapori de apă efectuată la 1000 de grade Celsius, dar o metodă mai ecologică este o conversie a dioxidului de carbon, de metan, materia primă în care funcționează două gaze cu efect de seră - CH4 și CO2. Din păcate, catalizatorii de conversie a aburului din acest proces sunt dezactivați și distruși, iar utilizarea catalizatoarelor universale bazate pe metalele de grup de platină (PT, PD, RH) este de asemenea imposibilă din mai multe motive.
Un candidat promițător pentru catalizatorii de conversie a dioxidului de carbon este carbură de molibden (MO2C). Activitatea sa catalitică în reacții care implică hidrocarburi ușoare este comparabilă cu platina, iar prețul este mult mai mic. În plus, carbura de molibden este rezistentă la otrăvurile catalitice comune - sedimente de carbon și compuși care conțin sulf, ceea ce face catalizatorii pe baza lor durabilă cu o muncă lungă. Cu toate acestea, carbidul de molibden nu este distribuit în natură și poate fi obținut numai prin sinteză.
În metoda metalurgică tradițională, este sintetizată datorită prelucrării pe termen lung a metalului și a carbonului, ceea ce duce la un consum mare de energie. O altă metodă comună este reducerea termostatică a oxizilor de molibden cu un amestec de gaze hidrocarbonate cu compuși H2 sau aromatici.
Această metodă are nevoie de mai puțină energie, dar necesită o creștere a măsurilor de securitate datorită utilizării gazelor explozive. În plus, în ambele metode de pe suprafața carburii de molibden, se formează o peliculă de carbon, care blochează o porțiune de centre active catalitic și, astfel, reduce eficiența utilizării materialului. Prin urmare, oamenii de știință caută alte metode pentru sinteza sa.
În PCTU, carbură de molibden este propusă pentru a fi obținută utilizând o metodă de sinteză de fază lichidă a albastrului molibdenului (așa-numita dispersie a compușilor cluster de molibden și oxigen). În lucrare, oamenii de știință au efectuat sinteza MO2C în mai multe etape. La început au primit albastru de molibden, datorită reducerii soluției de heptamolibdate de amoniu acid ascorbic în prezența acidului clorhidric.
Și apoi albastru de molibden a fost uscat și descompus termic la o temperatură de 750-800 de grade Celsius, ca rezultat al cărui carbură de molibden a fost formată. Principala diferență a activității desfășurate de grupul nostru științific este o abordare integrată ", observă unul dintre autorii lucrării, profesor asociat al Departamentului de Chimie Colloide din PCTU, Natalia Gavrilova.
De fapt, nu suntem implicați numai în sinteza particulelor foarte dispersate, dar studiem fiecare etapă de obținere a sistemelor catalitice, care permite, stabilirea principalelor modele fundamentale, pentru a sintetiza produsul cu proprietățile specificate - adică carbură de molibden cu activitate catalitică ridicată. "
În lucrare, cercetătorii au schimbat raportul dintre substanța care conține molibden și agentul reducător în prima etapă a sintezei și a studiat structura atât a molibdenului albastru și a molibdenului rezultat, care este sintetizat mai târziu de vopsea. Activitatea catalitică a MO2C a fost evaluată prin efectuarea reacției conversiei metanului CH4 (componenta principală a gazelor naturale) și CO2 într-un amestec gazos de H2, CO și H2O, adică gazul de sinteză.
S-a arătat că deja la o temperatură de 850 de grade Celsius, gradul de conversie a metanului este de 100%, iar probele sintetizate cu cea mai mare activitate catalitică, sintetizată cu un conținut scăzut de agent reducător în amestecul inițial: cu ele conversia CH4 și CO2 în gazul de sinteză are loc.
Astfel, oamenii de știință au descoperit că rolul principal în formarea structurii și texturii catalizatorului joacă agentul reducător și, prin schimbarea conținutului său în sistemele dispersate sursă, este posibil să se obțină diferite modificări ale carburii molibdenului și să regleze structura poroasă a catalizatorului.
Metoda dezvoltată de sinteză curge la temperaturi relativ scăzute (comparativ cu metodele tradiționale), iar MO2C sintetizat are o activitate catalitică ridicată, care deschide capacitatea de a utiliza această metodă pentru a obține catalizatori masivi pe suport și membranele catalitice pentru diferite sarcini - inclusiv conversia gazelor naturale.
Sursa: Știința goală