Ученые упростили метод получения катализатора для переработки углекислого газа

В 2021 году, согласно исследованиям Carbon Brief, Россия вместе с США и Китаем вошла в тройку стран-загрязнителей планеты углекислым газом. Он является одним из парниковых газов, выделяемых преимущественно перерабатывающей и энергетической промышленностью и эмиссию которого стараются контролировать. Переход на альтернативные источники энергии и так называемые «зеленые» технологии может помочь снизить выбросы углекислого газа, однако в реальности это осуществить довольно сложно. Как вариант — перерабытывать углекислоту в полезные продукты; например, в реакции с водородом удается получить синтез-газ, различные углеводороды и спирты, широко применяемые в химической промышленности. Для этого необходимы долговечные, недорогие и эффективные катализаторы.

Ученые НИТУ МИСИС совместно с коллегами из МГУ имени М.В. Ломоносова и Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН разработали новый упрощенный способ получения промышленных кобальт-никелевых катализаторов для переработки углекислого газа.

«Наши катализаторы представляют собой объемный сплав с пористой поверхностью и наноразмерными зернами, которые формируют пенообразные высокоактивные частички. Благодаря такому строению и синергетическому взаимодействию Co c Ni, катализаторы отличаются более интенсивным взаимодействием с молекулами CO2 и высокой стабильностью, по сравнению с коммерческими нанесенными аналогами (активный элемент диспергированный на керамический носитель)», — объяснил старший научный сотрудник НИТУ МИСИС Сергей Росляков.

По словам ученых, их волновало решение трех задач: изучение возможностей полной утилизации углекислого газа, усиливающего парниковый эффект на планете, а также упрощение производства эффективных катализаторов и создание катализаторов на основе доступного сырья.

«Отличительная черта нашей работы — быстрый и простой синтез материала методом горения активных гелей. В нашем подходе достаточно приложить незначительную энергию чтобы нагреть небольшой объем образца, до одного кубического миллиметра, а далее синтез протекает в самоподдерживающемся режиме без дополнительных энергозатрат», — рассказал Росляков.

Применение нестандартных методов синтеза значительно снизило энерго- и ресурсозатраты при производстве и использовании катализаторов. Кобальт, по словам авторов исследования, способствует формированию пористой каркасной структуры катализатора, а также трехкратно увеличивает каталитические свойства никеля.

Так как весь объем катализатора состоит из металлического сплава, он обладает гораздо более высокой теплопроводностью по сравнению с керамическими носителями. Как объяснили специалисты, это значительно повышает стабильность материала при длительном использовании.