Российские ученые предложили новый способ получения карбида молибдена — перспективного катализатора для переработки природного и углекислого газов в водород и его соединения. В качестве прекурсора ученые использовали молибденовую синь и показали, что разработанные образцы обладают высокой каталитической активностью. Результаты работы опубликованы в журнале Nanomaterials.
Ученые из РХТУ имени Д.И. Менделеева разработали новый способ получения карбида молибдена (Mo2C) с помощью метода жидкофазного синтеза из молибденовых синей — дисперсий кластерных соединений молибдена и кислорода. Исследователи получали сини за счет восстановления раствора гептамолибдата аммония аскорбиновой кислотой в присутствии соляной кислоты. Потом их высушивали и термически раскладывали при температуре 750 °С — 800 °С, в результате чего образовался карбид молибдена.
«Основным отличием работ, проводимых нашей научной группой, является комплексный подход, — отмечает одна из авторов работы Наталья Гаврилова. — Фактически мы занимаемся не просто синтезом высокодисперсных частиц, а изучаем каждую стадию получения каталитических систем, что позволяет, установив основные фундаментальные закономерности, синтезировать продукт с заданными свойствами — то есть карбид молибдена с высокой каталитической активностью».
При сгорании водорода не образуются парниковые газы, а топливные элементы, работающие на его основе, генерируют электричество с высоким КПД, поэтому водород представляет очень перспективное топливо. Его современное промышленное производство основано на совместной конверсии природного газа вместе с водяным паром. Перспективный кандидат для катализаторов этого процесса — это карбид молибдена. Однако карбид молибдена не распространен в природе и может быть получен только синтетическим путем. Традиционные методы его синтеза энергозатратны или требуют повышенных мер безопасности. Поэтому ученые ищут новые способы синтеза.
В работе исследователи изменяли соотношение молибденсодержащего вещества и восстановителя на первой стадии синтеза и изучали структуру получающихся молибденовых синей и самого Mo2C. Каталитическую активность Mo2C оценивали, проводя реакцию конверсии метана CH4 и CO2 в газообразную смесь H2, CO и H2O. Было показано, что уже при температуре 850°С степень конверсии метана составляет 100 %, а наибольшей каталитической активностью обладают образцы, синтезированные при низком содержании восстановителя в начальной смеси.
Таким образом, ученые установили, что основную роль в формировании катализатора играет восстановитель и, меняя его содержание в исходных дисперсных системах, можно получать различные модификации карбида молибдена и регулировать пористую структуру катализатора. Разработанный метод синтеза протекает при сравнительно низких температурах, а синтезированный Mo2C обладает высокой каталитической активностью.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
