Российские ученые рекордно повысили скорость реакции получения водорода из муравьиной кислоты

Специалисты разрабатывают различные способы получения азотсодержащих углеродных наноматериалов. Институт катализа СО РАН Москва, 14 мар - ИА Neftegaz.RU. Ученые ФИЦ Институт катализа СО РАН разработали способ получения водорода из муравьиной кислоты с помощью модифицированных азотом углеродных наноматериалов.
Об этом сообщила пресс-служба ФИЦ Институт катализа СО РАН.

Для любознательных напомним, что наноматериалы - это материалы, созданные с использованием наночастиц и/или посредством нанотехнологий, обладающие качественно новыми функциональными и эксплуатационными характеристиками, обусловленными присутствием наноразмерных частиц.
К наноматериалам относят объекты, один из геометрических размеров которых лежит в интервале от 1 до 100 нм.

Новый способ позволит:

• рекордно повысить скорость реакции в 5 раз;
• добиться практически полной селективности по водороду - 99.4%.

Специалисты ИК СО РАН разрабатывают различные способы получения азотсодержащих углеродных наноматериалов, исследуют их физико-химические и каталитические свойства:
Уже успешно синтезируют азотсодержащие углеродные нановолокна со структурами:

• рыбья кость;
• колода карт;
• бамбукоподобные нанотрубки.

Ученые в своей работе используют 2 основных подхода к синтезу азотсодержащих углеродных наноматериалов:

• в 1^м азот встраивается в углеродную структуру непосредственно в ходе роста самого материала и равномерно распределяется по всему объему;
• во 2^м случае гетероатом с помощью постобработки встраивается преимущественно во внешние графеновые слои исходного углеродного материала.

Азотсодержащие углеродные наноматериалы используют в качестве эффективных носителей для получения стабильных нанесенных катализаторов с мономолекулярной или атомарной дисперсностью. Высокодисперсные металлические катализаторы проявляют высокую активность в различных важных процессах, в т.ч. в разложении муравьиной кислоты.
Любопытно, что такая реакция важна для эффективного получения водорода для топливных элементов.
Специалисты смогли достичь рекордного роста скорости реакции в газофазной среде при температурах ниже 150С.

Тезисы ведущего научного сотрудник Отдела гетерогенного катализа Института катализа СО РАН, д.х.н. О. Подъячевой:

• благодаря методу постобработки мы можем значительно увеличить плотность азотных центров во внешних графеновых слоях углеродных нанотрубок;
• на этих центрах эффективно закрепляется высокодисперсный палладий в виде наночастиц размером 1 нм и множества отдельных атомов;
• в ходе постобработки формируются дополнительные поверхностные аминные группы, которые важны для протекания реакции;
• за счет этого метода мы смогли увеличить скорость реакции в 5 раз (до 0.5 с-1 при 125С),
• это самое высокое значение скорости газофазной реакции для такого типа катализаторов;
• достигли увеличения селективности по водороду в 99.4%;
• в случае использования обычных углеродных наноматериалов она не превышает 98%.

Отмечается, что полученные результаты опубликованы в профильном журнале Diamond and Related Materials и вынесены на обложку журнала.

В настоящее время ученые исследуют разложение муравьиной кислоты в жидкой среде при комнатной температуре.
Использование такой кислоты, синтезированной из возобновляемых источников, и проведение реакции при комнатной температуре делает процесс получения водорода более энергоэффективным и экономически целесообразным.
Получаемый водород без примесей монооксида углерода может в перспективе применяться в процессах, которые разрабатывают в Центре компетенций НТИ Водород как основа низкоуглеродной экономики.

Ранее ученые ФИЦ Институт катализа СО РАН искали эффективные катализаторы и оптимальные условия для переработки пиролизной жидкости из коммунальных иловых осадков.
Данную жидкость рассматривали как перспективное сырье для производства топлив и химической промышленности.
Переработка позволяет приблизить состав пиролизной жидкости к нефти, что дает возможность ее внедрения на нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ).