Являясь наиболее распространенным и стойким выделяемым парниковым газом, углекислый газ (CO2) является ключевой движущей силой изменения климата. Для решения насущных проблем, связанных с изменением климата и истощением запасов ископаемого топлива, ученые ищут жизнеспособные решения, которые могут свести к минимуму количество CO2 выброшенный в атмосферу. Одним из привлекательных решений этой проблемы является преобразование атмосферного CO2 в более полезные соединения. С этой целью метанол - сырье, топливная добавка и энергоноситель - широко изучается в качестве перспективного варианта переработки CO2.
Теперь, в то время как различные катализаторы в настоящее время используются для получения CO2 реакции конверсии, большинство из которых были разработаны и исследованы для использования в условиях высокой температуры и давления. Это серьезное ограничение по нескольким причинам. Во-первых, поддержание таких условий требует энергии и дорогостоящих систем сдерживания. Во-вторых, СО2 реакция гидрирования является экзотермической и, следовательно, протекает более благоприятно при более низких температурах. В-третьих, высокие температуры иногда могут нарушить стабильность катализаторов, что приводит к сокращению срока их службы. Наконец, эффективность конверсии существующих гетерогенных катализаторов чрезвычайно низка для катализирования таких реакций конверсии.
На этом фоне группа исследователей во главе с профессором Хидео Хосоно из Токийского технологического института, Япония, задалась целью разработать более совершенный катализатор для CO2 гидрирование. В своем исследовании, опубликованном в Журнал Американского химического общества, они сообщают о разработке нового интерметаллического катализатора, синтезированного с помощью простого процесса аммонолиза путем объединения палладия (Pd) и молибдена (Mo).
Чтобы синтезировать этот катализатор, исследователи использовали простой подход, основанный на аммонолизе предшественника оксида. Проще говоря, аммонолиз можно использовать для объединения металлов путем смешивания исходных веществ, таких как оксиды или нитраты, с газообразным аммиаком при высоких температурах. Аммиак вступает в реакцию с предшественниками с образованием промежуточных комплексов, называемых амидами металлов, которые затем разлагаются с образованием желаемого интерметаллического соединения.
Используя различные аналитические методы, команда определила кристаллическую структуру катализатора "h-PdMo" и исследовала его химическую и термическую стабильность. Примечательно, что они обнаружили, что h-PdMo стабилен при температурах до 400 °C и не разлагается на воздухе. "Такого рода надежность очень важна при рассмотрении практичности катализатора", - отмечает проф. Хосоно.
Затем исследователи оценили эффективность h-PdMo для CO2 гидрирование в различных условиях. При температуре 100°C катализатор был способен непрерывно производить метанол без каких-либо существенных признаков разложения в течение более 100 часов. Более того, при комнатной температуре (25°C) и при относительно низком давлении производительность h-PdMo была замечательной. Поясняя полученные результаты далее, проф. Хосоно говорит: "При давлении 0,9 МПа наш катализатор достиг эффективности конверсии, сравнимой или даже превышающей эффективность современных гетерогенных катализаторов, которые демонстрируют аналогичную эффективность переворачивания в условиях более высокого давления в диапазоне от 4 до 5 МПа".
Таким образом, исследователи разработали очень активный и стабильный катализатор для CO2 гидрирование при комнатной температуре, которое может быть синтезировано с помощью простого процесса. Профессор В заключение Хосоно говорит: "Наше открытие открывает новые возможности для разработки катализаторов, не только для низкотемпературного синтеза метанола и СО2 реакций превращения, но также и для других реакций, катализируемых Pd."
Комментарии