Российские и китайские ученые представили новый метод изготовления высокопроизводительных катализаторов на основе оксидов ванадия, титана и вольфрама. Подобные катализаторы широко применяются для очистки газовых выбросов. Результаты исследования опубликованы в журнале Tungsten, сообщает пресс-служба Томского политехнического университета.
Оксиды азота (NOх) считаются одними из основных загрязнителей воздуха, приводящих к таким вредным последствиям, как истощение озонового слоя, фотохимический смог и кислотные дожди. При этом селективное каталитическое восстановление получило широкое применение для очистки газовых выбросов от NOх благодаря высокой эффективности.
Катализаторы на основе оксидов ванадия, титана и вольфрама широко используются для денитрации дымовых газов угольных электростанций благодаря их высокой активности, устойчивости и хорошей селективности. При этом большинство подобных коммерческих катализаторов рассчитаны на использование при температуре от 300 до 400 °C.
Однако газовые выбросы угольных электростанций обычно имеют температуру ниже 300 °C и содержат высокие концентрации оксида серы. Это приводит к снижению эффективности процесса денитрации и побочным эффектам, вызывающим загрязнение катализатора и способствующим коррозии оборудования.
Основные задачи при производстве подобных катализаторов — добиться термической стабильности, устойчивости к оксиду серы и низкотемпературной активности. Однако многочисленные исследования посвящены в основном модификации порошковых катализаторов. При этом монолитные катализаторы, распространенным методом создания которых является экструзионное формование, более удобны для применения. Еще большими преимуществами — высокой механической прочностью, низким перепадом давления, хорошей теплопередачей и устойчивостью к засорению частицами пыли — обладают монолитные катализаторы на основе металлических проволок. Однако особенности их поверхности создают проблемы для покрытия и часто требуют предварительной обработки для увеличения шероховатости.
«Наиболее подходящий метод, позволяющий решить эту проблему, увеличить активную область и обеспечить максимальную функциональность и срок службы монолитных катализаторов на основе оксидов ванадия, титана и вольфрама, еще не разработан. В этом исследовании были использованы методы плазменно-электролитического окисления (ПЭО) и гидротермальной реакции для облегчения роста in situ массивов нанолистов оксида титана, обеспечения сильной адгезии и высокой эффективности компонентов. Затем активные компоненты наносились на поверхность нанолистов методом осаждения», — говорит один из авторов статьи, профессор НОЦ им. Н. М. Кижнера ТПУ Владимир Ан.
Проведенные исследования образцов показали, что полученные монолитные сетчатые катализаторы показывают высокую эффективность использования активных компонентов и демонстрируют сильные синергетические эффекты по сравнению с часто используемыми катализаторами на основе керамики. Они обладают превосходной низкотемпературной денитрифицирующей активностью и высокой устойчивостью к оксиду серы.
«Кроме того, разработанный подход позволяет сократить количество этапов, обычно используемых для получения катализаторов на основе оксидов, ванадия, титана и вольфрама. Таким образом, это более экологичный и простой метод производства высокопроизводительных катализаторов, чье применение в перспективе позволит более эффективно очищать газовые выбросы в промышленности», — добавляет ученый.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
