Читайте больше новостей в нашем Telegram-канале
Специалисты разрабатывают различные способы получения азотсодержащих углеродных наноматериалов.
Ученые ФИЦ Институт катализа СО РАН разработали способ получения водорода из муравьиной кислоты с помощью модифицированных азотом углеродных наноматериалов.
Об этом сообщила пресс-служба ФИЦ Институт катализа СО РАН.
Для любознательных напомним, что наноматериалы - это материалы, созданные с использованием наночастиц и/или посредством нанотехнологий, обладающие качественно новыми функциональными и эксплуатационными характеристиками, обусловленными присутствием наноразмерных частиц.
К наноматериалам относят объекты, один из геометрических размеров которых лежит в интервале от 1 до 100 нм.
Новый способ позволит:
- рекордно повысить скорость реакции в 5 раз;
- добиться практически полной селективности по водороду - 99.4%.
Специалисты ИК СО РАН разрабатывают различные способы получения азотсодержащих углеродных наноматериалов, исследуют их физико-химические и каталитические свойства:
Уже успешно синтезируют азотсодержащие углеродные нановолокна со структурами:
- рыбья кость;
- колода карт;
- бамбукоподобные нанотрубки.
Ученые в своей работе используют 2 основных подхода к синтезу азотсодержащих углеродных наноматериалов:
- в 1м азот встраивается в углеродную структуру непосредственно в ходе роста самого материала и равномерно распределяется по всему объему;
- во 2м случае гетероатом с помощью постобработки встраивается преимущественно во внешние графеновые слои исходного углеродного материала.
Азотсодержащие углеродные наноматериалы используют в качестве эффективных носителей для получения стабильных нанесенных катализаторов с мономолекулярной или атомарной дисперсностью. Высокодисперсные металлические катализаторы проявляют высокую активность в различных важных процессах, в т.ч. в разложении муравьиной кислоты.
Любопытно, что такая реакция важна для эффективного получения водорода для топливных элементов.
Специалисты смогли достичь рекордного роста скорости реакции в газофазной среде при температурах ниже 150°С.
Тезисы ведущего научного сотрудник Отдела гетерогенного катализа Института катализа СО РАН, д.х.н. О. Подъячевой:
- благодаря методу постобработки мы можем значительно увеличить плотность азотных центров во внешних графеновых слоях углеродных нанотрубок;
- на этих центрах эффективно закрепляется высокодисперсный палладий в виде наночастиц размером 1 нм и множества отдельных атомов;
- в ходе постобработки формируются дополнительные поверхностные аминные группы, которые важны для протекания реакции;
- за счет этого метода мы смогли увеличить скорость реакции в 5 раз (до ~ 0.5 с-1 при 125°С),
- это самое высокое значение скорости газофазной реакции для такого типа катализаторов;
- достигли увеличения селективности по водороду в 99.4%;
- в случае использования обычных углеродных наноматериалов она не превышает 98%.
Отмечается, что полученные результаты опубликованы в профильном журнале Diamond and Related Materials и вынесены на обложку журнала.
В настоящее время ученые исследуют разложение муравьиной кислоты в жидкой среде при комнатной температуре.
Использование такой кислоты, синтезированной из возобновляемых источников, и проведение реакции при комнатной температуре делает процесс получения водорода более энергоэффективным и экономически целесообразным.
Получаемый водород без примесей монооксида углерода может в перспективе применяться в процессах, которые разрабатывают в Центре компетенций НТИ Водород как основа низкоуглеродной экономики.
Ранее ученые ФИЦ Институт катализа СО РАН искали эффективные катализаторы и оптимальные условия для переработки пиролизной жидкости из коммунальных иловых осадков.
Данную жидкость рассматривали как перспективное сырье для производства топлив и химической промышленности.
Переработка позволяет приблизить состав пиролизной жидкости к нефти, что дает возможность ее внедрения на нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ).
