Одним из перспективных путей для переработки углекислого газа, относящегося к парниковым газам, является реакция его взаимодействия с водородом. По словам ученых, полезными продуктами такой реакции могут быть синтез-газ, различные углеводороды и спирты, широко применяемые в химической промышленности. Для этого научные коллективы по всему миру бьются над поиском достаточно эффективных и долговечных катализаторов (соединений, ускоряющих ход той химической реакции), которые позволят масштабировать переработку углекислого газа для «зеленой экономики».
Ученые НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из МГУ имени М.В. Ломоносова и Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН разработали новый упрощенный способ получения промышленных кобальт-никелевых катализаторов для переработки углекислого газа.
«Наши катализаторы представляют собой объемный сплав с пористой поверхностью и наноразмерными зернами, которые формируют пенообразные высокоактивные частички. Благодаря такому строению и синергетическому взаимодействию Co c Ni, катализаторы отличаются более интенсивным взаимодействием с молекулами CO2 и высокой стабильностью, по сравнению с коммерческими нанесенными аналогами (активный элемент диспергированный на керамический носитель)», – объяснил старший научный сотрудник НИТУ «МИСиС» Сергей Росляков.
По словам ученых, их волновало решение трех задач: изучение возможностей полной утилизации углекислого газа, усиливающего парниковый эффект на планете, а также упрощение производства эффективных катализаторов и создание катализаторов на основе доступного сырья.
«Отличительная черта нашей работы – быстрый и простой синтез материала методом горения активных гелей. В нашем подходе достаточно приложить незначительную энергию чтобы нагреть небольшой объем образца, до одного кубического миллиметра, а далее синтез протекает в самоподдерживающемся режиме без дополнительных энергозатрат», — рассказал Росляков.
Применение нестандартных методов синтеза значительно снизило энерго- и ресурсозатраты при производстве и использовании катализаторов. Кобальт, по словам авторов исследования, способствует формированию пористой каркасной структуры катализатора, а также трехкратно увеличивает каталитические свойства никеля.
Так как весь объем катализатора состоит из металлического сплава, он обладает гораздо более высокой теплопроводностью по сравнению с керамическими носителями. Как объяснили специалисты, это значительно повышает стабильность материала при длительном использовании.
«Мы упростили способ подготовки материалов, избежав длительных и нетривиальных стадий плавления, распыления, очистки, нанесения активных компонентов на структурообразующий носитель и других. Несмотря на упрощенный процесс синтеза и состав катализатора, мы получили конкурентоспособную технологию каталитической конверсии углекислого газа», – отметил Росляков.
В дальнейшем научный коллектив намерен продолжить поиск новых эффективных и стабильных катализаторов.
Исследование проводилось в рамках
гранта Российского научного фонда.
