Resultaten av arbetet publiceras i nanomaterialmagasinet. Under förbränning av väte bildas inte växthusgaser, och bränsleceller som arbetar på basis genererar el med mycket hög effektivitet, och därför anses väte mycket lovande bränsle.
Den moderna industriproduktionen är baserad på en gemensam omvandling av naturgas tillsammans med en vattenånga utförd vid 1000 grader Celsius, men en mer miljövänlig metod är en koldioxidomvandling av metan, det råmaterial där två växthusgas fungerar samtidigt - CH4 och CO2. Tyvärr deaktiveras ångkonverteringskatalysatorerna i denna process och förstörs och användningen av universalkatalysatorer baserade på platinagruppmetaller (PT, PD, RH) är också omöjlig av olika skäl.
En lovande kandidat för koldioxidomvandlingskatalysatorer är molybdenkarbid (MO2C). Den katalytiska aktiviteten i reaktioner med lätta kolväten är jämförbar med platina, och priset är mycket lägre. Dessutom är molybdenkarbid resistent mot vanliga katalytiska gifter - kolsediment och svavelhaltiga föreningar, vilket gör katalysatorer baserat på det hållbart med långt arbete. Molybdenkarbid fördelas emellertid inte i naturen och kan endast erhållas med syntetisk.
I den traditionella metallurgiska metoden syntetiseras den på grund av den långsiktiga temperaturbehandling av metall och kol, vilket leder till stor energiförbrukning. En annan vanlig metod är den termostatiska reduktionen av molybdenoxider med en blandning av kolvätegaser med H2 eller aromatiska föreningar.
Denna metod behöver mindre energi, men det kräver ökade säkerhetsåtgärder på grund av användningen av explosiva gaser. Dessutom, i båda metoderna på ytan av molybdenkarbid, bildas en kolfilm, vilken blockerar en del katalytiskt aktiva centra och reducerar sålunda effektiviteten av att använda materialet. Därför letar forskare efter andra metoder för sin syntes.
I PCTU föreslås molybdenkarbid att erhållas med användning av ett förfarande för flytande fassyntes av molybdenblå (så kallad dispersion av klusterföreningar med molybden och syre). I arbetet utförde forskare syntesen av Mo2C i flera steg. Först fick de molybdenblå själva på grund av reduktionen av ammoniumheptamolibdatlösningens askorbinsyra i närvaro av saltsyra.
Och därefter torkades molybdenblå och termiskt sönderdelades vid en temperatur av 750-800 grader Celsius, som ett resultat av vilket molybdenkarbid bildades. "Den viktigaste skillnaden i det arbete som vår vetenskapliga grupp är ett integrerat tillvägagångssätt", noterar en av författarna till arbetet, docent i institutionen för kolloidkemi av PCTU, Natalia Gavrilova.
Faktum är att vi inte bara är engagerade i syntesen av mycket dispergerade partiklar, men vi studerar varje stadium av att erhålla katalytiska system, vilket gör det möjligt att ställa in de viktigaste grundmönstren, för att syntetisera produkten med de angivna egenskaperna - det vill säga molybdenkarbid med hög katalytisk aktivitet. "
I arbetet förändrade forskarna förhållandet mellan molybdenhaltig substans och reduktionsmedlet vid det första steget av syntesen och studerade strukturen hos både den resulterande molybdenblå och molybdenkarbiden i sig, som syntetiseras senare från färgämnet. Den katalytiska aktiviteten hos MO2C utvärderades genom att reaktionen av omvandlingen av metan CH4 (huvudkomponent i naturgas) och CO2 i en gasformig blandning av H2, CO och H2O, det vill säga syntesgas.
Det har visats att redan vid en temperatur av 850 grader Celsius är graden av metanomvandling 100 procent och prover som syntetiseras med den högsta katalytiska aktiviteten, syntetiserad med ett lågt innehåll av reduktionsmedlet i den ursprungliga blandningen: med dem omvandlingen CH4 och CO2 i syntesgas uppstår.
Således fann forskare att huvudrollen i bildningen av konstruktionen och strukturen hos katalysatorn spelar det reduktionsmedlet och genom att ändra innehållet i källdispergerade system är det möjligt att erhålla olika modifieringar av molybdenkarbid och justera den porösa strukturen av katalysatorn.
Den utvecklade metoden för syntes strömmar vid relativt låga temperaturer (jämfört med traditionella metoder) och den syntetiserade Mo2C har en hög katalytisk aktivitet, vilken öppnar förmågan att använda denna metod för att erhålla massiva katalysatorer på bäraren och katalytiska membranen för olika uppgifter - inklusive omvandling av naturgas.
Källa: Naken vetenskap