МОСКВА, 5 февраля. /ТАСС/. Российские ученые выяснили, что скорость работы катализаторов на базе оксида титана, способных превращать углекислый газ в метан, можно повысить примерно в семь раз, если встроить их в композитный материал из высокоэнтропийных карбидов пяти металлов. Это говорит о высокой перспективности композитных катализаторов на базе данной формы карбидов, сообщила пресс-служба "Сколтеха" (входит в группу ВЭБ.РФ).
"Исследование показало, что максимальная скорость получения метана достигается при содержании в составе композитного катализатора 10% массовой доли высокоэнтропийного карбида, синтезированного безвакуумным электродуговым методом. Данная величина в семь раз выше, чем при использовании немодифицированного диоксида титана", - пояснила ведущий научный сотрудник Института катализа СО РАН (Новосибирск) Екатерина Козлова, чьи слова приводит пресс-служба "Сколтеха".
Как отмечают ученые, сейчас ученые со всего мира работают над созданием технологий, позволяющих изымать углекислый газ из атмосферы или выхлопных газов промышленных предприятий, и превращать его в полезные и ценные органические или неорганические вещества. Разработка таких технологий осложнена тем, что СО2 представляет собой очень стабильную молекулу, которую сложно расщепить без серьезных затрат энергии.
Большие надежды химики возлагают на фотокатализаторы на базе двуокиси титана, способные расщеплять смесь из СО2 и воды при помощи энергии света и превращать их в молекулы метана и чистый кислород. Ученые пытаются повысить эффективность и скорость этого процесса, добавляя различные присадки к диоксиду титана, в том числе атомы благородных и редкоземельных металлов, или помещая его в различные сложные структуры.
Российские ученые заинтересовались тем, можно ли усилить каталитические свойства двуокиси титана, если встроить ее в частицы высокоэнтропийного карбида, сложно устроенного соединения углерода и нескольких металлов, способных выдерживать высокие температуры и плотности потоков энергии. Руководствуясь этой идеей, химики просчитали при помощи компьютера то, как композиты на базе этих соединений будут взаимодействовать с углекислым газом, и подобрали такую их структуру, которая максимально способствовала поглощению СО2.
Эти расчеты помогли ученым разработать и на практике испытать новый высокоэффективный композитный материал на базе двуокиси титана и карбида титана, циркония, ниобия, гафния и тантала. Он примерно в семь раз превосходит чистый диоксид титана в скорости выработки метана, что свидетельствует о большой перспективности дальнейшей разработки композитных катализаторов на базе высокоэнтропийных карбидов, подытожили ученые.