Výsledky práce sú publikované v časopise nanomateriálov. Počas spaľovania vodíka sa nevytvárajú skleníkové plyny a palivové články pracujúce na jej základe vytvárajú elektrinu s veľmi vysokou účinnosťou, a preto sa vodík považuje za veľmi sľubné palivo.
Jeho moderná priemyselná výroba je založená na spoločnej konverzii zemného plynu spolu s vodnou parou uskutočňovanou na 1000 stupňov Celzia, ale ekologickejšou metódou je konverzia oxidu uhličitého metánu, surovina, v ktorej dva skleníkové plyn funguje naraz - CH4 a CO2. Katalyzátory konverzie pary v tomto procese sa bohužiaľ deaktivujú a zničia, a použitie univerzálnych katalyzátorov na báze kovov platiny (PT, PD, RH) je tiež nemožné z rôznych dôvodov.
Sľubný kandidát na konverzné katalyzátory oxidu uhličitého je karbid molybdénu (MO2C). Jeho katalytická aktivita v reakciách zahŕňajúcich ľahké uhľovodíky je porovnateľné s platinou a cena je oveľa nižšia. Okrem toho sa karbid molybdénu odolný voči bežným katalytickým jedom - uhlíkovým sedimentom a zlúčeninami obsahujúcim síru, čo robí katalyzátory na ňom udržateľné s dlhou prácou. Karbid molybdénu však nie je distribuovaný v prírode a môže sa získať len syntetickým.
V tradičnom metalurgickom spôsobe sa syntetizuje z dôvodu dlhodobého spracovania teploty kovu a uhlíka, čo vedie k veľkej spotrebe energie. Ďalšou spoločnou metódou je termostatická redukcia oxidov molybdénu so zmesou uhľovodíkových plynov s H2 alebo aromatickými zlúčeninami.
Táto metóda potrebuje menej energie, ale vyžaduje si zvýšené bezpečnostné opatrenia v dôsledku použitia výbušných plynov. Okrem toho, v oboch metód na povrchu karbidu molybdénu, je vytvorená uhlíková fólia, ktorá blokuje časť katalyticky aktívnych centier, a tým znižuje účinnosť použitia materiálu. Vedci preto hľadajú iné metódy svojej syntézy.
V PCTU sa navrhuje karbid molybdénu s použitím spôsobu syntézy kvapalinovej fázy molybdénu (tzv. Disperzia klastra zlúčenín molybdénu a kyslíka). V práci vedci uskutočnili syntézu MO2C v niekoľkých štádiách. Najprv dostali modré molybdén v dôsledku redukcie roztoku amóniového heptamolibádového roztoku askorbovej v prítomnosti kyseliny chlorovodíkovej.
A potom sa molybdén modrá sušená a tepelne rozložila pri teplote 750-800 stupňov Celzia, v dôsledku čoho bola vytvorená karbid molybdénu. "Hlavným rozdielom práce, ktorú vykonáva naša vedecká skupina, je integrovaným prístupom," poznamenáva jeden z autorov práce, pridružený profesor katedry koloidnej chémie PCTU, Natalia Gavrilova.
V skutočnosti sme sa nezaoberali nielen syntézou vysoko dispergovaných častíc, ale študujeme každú fázu získavania katalytických systémov, čo umožňuje, nastaviť hlavné základné vzory, na syntetizáciu produktu so špecifikovanými vlastnosťami - to znamená, že karbid molybdénu Vysoká katalytická aktivita. "
V práci výskumníci zmenili pomer látky obsahujúcej molybdénu a redukčné činidlo v prvom stupni syntézy a študovali štruktúru výsledného molybdénu modrej a karbidov molybdénu, ktorý sa syntetizuje neskôr z farbiva. Katalytická aktivita MO2C bola hodnotená vykonaním reakcie konverzie metánu CH4 (hlavná zložka zemného plynu) a CO2 do plynnej zmesi H2, CO a H2O, to znamená syntézu plynu.
Ukázalo sa, že už pri teplote 850 stupňov Celzia, stupeň konverzie metánu je 100% a vzorky syntetizované s najvyššou katalytickou aktivitou, syntetizované s nízkym obsahom redukčného činidla v počiatočnej zmesi: s nimi konverzia CH4 a CO2 v syntéze sa vyskytujú.
Vedci teda zistili, že hlavná úloha pri tvorbe štruktúry a textúry katalyzátora hrá redukčné činidlo a zmenou jeho obsahu v zdrojových dispergovaných systémoch je možné získať rôzne modifikácie karbidy molybdénu a nastaviť poréznu štruktúru katalyzátora.
Vyvinutý spôsob syntézy prúdi pri relatívne nízkych teplotách (v porovnaní s tradičnými metódami) a syntetizovaný MO2C má vysokú katalytickú aktivitu, ktorá otvára schopnosť používať túto metódu na získanie masívnych katalyzátorov na nosiči a katalytické membrány pre rôzne úlohy - vrátane konverzie zemného plynu.
Zdroj: Nahá veda