МОСКВА, 28 апреля. /ТАСС/. Исследователи из Китая и России разработали долговечный катализатор на базе частиц оксида индия, покрытых оболочкой из углерода, способный с высоким уровнем эффективности преобразовать молекулы углекислого газа в муравьиную кислоту, ценное сырье для химической промышленности. Это упрощает технологию переработки углекислого газа и делает ее доступнее для промышленного применения, сообщила пресс-служба НИУ ВШЭ.
«Мы сделали процесс более устойчивым и удобным для масштабирования, а значит, приблизили электрохимическое восстановление углекислого газа к применению на реальном производстве. Технология может быть полезна не только для синтеза муравьиной кислоты, но и для других процессов, связанных с переработкой CO2», — пояснил профессор МИЭМ НИУ ВШЭ Андрей Васенко, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Как отмечают профессор Васенко и его коллеги, за последние десять лет ученые разработали десятки катализаторов, способных расщеплять молекулы углекислого газа и превращать их в различные органические соединения, пригодные для использования в качестве топлива или сырья для химической промышленности. Пока эти технологии почти не применяются на практике, что связано с их низким КПД, дороговизной реагентов и недолговечностью катализаторов.
Низкая эффективность этого процесса связана с тем, что при электрохимическом восстановлении СО2 из-за побочной реакции выделяется водород. Это можно предотвратить при помощи щелочных растворов с большим числом ионов калия, что ведет к удорожанию процесса и к образованию осадков, засоряющих реактор и ухудшающих его работу. В свою очередь, при использовании кислой среды катализаторы быстро разрушаются и теряют эффективность.
Российские и китайские ученые выяснили, что эту проблему можно решить, если покрыть частицы катализатора на базе оксида индия (In2O3) при помощи тонкого слоя углерода. Данная прослойка, как показали проведенные ими компьютерные расчеты, не только защищает материал от разрушения под действием кислой среды, но и создает электрическое поле, удерживающее ионы калия у его поверхности. Благодаря этому калий не выпадает в осадок, а нежелательные побочные реакции подавляются.
Для проверки результатов этих расчетов ученые синтезировали наночастицы оксида индия и покрыли их тонким слоем углерода. Испытания показали, что даже в сильно кислой среде с малым числом ионов калия катализатор сохранял активность на протяжении более 100 часов и при этом уровень эффективности достиг 98,9%. Внедрение технологии в реальные установки может сделать переработку углекислого газа экологичнее и выгоднее для промышленников, подытожили ученые.
