С каждым годом вопрос сокращения выбросов парниковых газов становится все острее. В последние годы все большее число научных групп обращают свое внимание на разработку способов сокращения выбросов углекислого газа. Большой интерес представляет химическая конверсия углекислоты в ценные продукты, которые впоследствии могут быть повторно использованы в различных областях химической промышленности.
Молекула СО2 чрезвычайно стабильна; поэтому для проведения химических реакций с ней необходимо использовать катализатор и высокоэнергетические реагенты, например водород. С этой точки зрения технология гидрирования углекислого газа на гетерогенных катализаторах является простым и удобным способом получения синтез-газа (сырье для химических реакций), углеводородов различного строения, метанола, других спиртов и некоторых других кислородосодержащих органических веществ.
Ученые НИТУ «МИСиС», Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН и МГУ им. М. В. Ломоносова изучили роль цинка в составе железосодержащих катализаторов гидрирования углекислого газа и выяснили, что этот металл значительно улучшает свойства катализаторов и способствует более эффективному проведению процесса переработки СО2.
«В работе мы показали, что повышение каталитической активности может быть достигнуто за счет одновременного введения железа и цинка за один этап в процессе синтеза катализатора. Зависимость активности катализатора от соотношения железо/цинк носит экстремальный характер. Образцы с примерно равным соотношением железа и цинка проявляют наибольшую активность. Наличие цинка в составе катализатора меняет схему восстановления железа и способствует более легкому образованию металлического железа, необходимого для образования активных центров, ответственных за рост углеводородной цепи. Кроме того, наличие цинка в составе катализатора приводит к изменению электронных свойств железа. Это свидетельствует о том, что цинк позволяет контролировать не только структурные, но и электронные свойства этих катализаторов» - рассказал научный сотрудник лаборатории «Нанохимия и экология» НИТУ «МИСиС» Николай Евдокименко.
Введение цинка в состав приводит к образованию смешанной фазы с формулой ZnFe2O4, которая обеспечивает протекание восстановления железа при более низких температурах, а наличие подвижного кислорода в структуре оксидов цинка обеспечивает дополнительные центры адсорбции и активации молекулы СО2. В конечном итоге это приводит к повышению активности и селективности образования полезных углеводородов в процессе гидрирования углекислого газа.
В настоящее время коллектив продолжает серию лабораторных исследований для оптимизации технологии для промышленного применения.
