Химик РУДН предложил новый катализатор для синтеза топлива

Химик РУДН предложил новый катализатор для синтеза топлива

Химик РУДН синтезировал принципиально новый катализатор фотоокисления муравьиной кислоты, которая считается наиболее перспективным источником водорода для топливных элементов. Катализатор на основе аморфного оксида титана — это новый инструмент для превращения муравьиной кислоты. Он позволит в перспективе отказаться от традиционных дорогостоящих катализаторов на основе палладия, платины и рутения.

Развитие водородной энергетики невозможно без методов безопасного хранения и генерации водорода. Муравьиная кислота — нетоксичный и высокостабильный источник водорода, Н2 и СО2 выделяются при разложении кислоты на свету на наночастицах катализаторов, роль которых играют соединения платины, палладия и других дорогостоящих металлов. Химики решили проверить, какие продукты фотоокисления муравьиной кислоты будут получаться, если использовать в роли катализатора значительно более дешевый слоистый аморфный оксид титана.

Профессор Рафаэль Луке из Объединённого института химических исследований РУДН и его коллеги из Ирана, Испании, Китая и Южной Кореи синтезировали катализатор — слоистый оксид титана на основе органо-силикатной матрицы. Вначале химики получили мезопористый (2-50 нм) материал матрицы, в котором присутствовали мостиковые димерные группы органического соединения виологена. Далее в матрицу ввели прекурсор — бутилат титана с последующей сушкой катализатора при 60 оС и с превращением в аморфный оксид титана.

Химики провели реакцию окисления муравьиной кислоты при различных условиях — при разной температуре (от 25 до 60 оС) и различном количестве катализатора из аморфного оксида титата (от 5 до 20 мг), с применение различных растворителей (вода, этанол, метанол и другие). Результаты экспериментов показали, что реакция быстрее всего протекает при ультрафиолетовом облучении, в воде и при комнатной температуре с получением только CО2 и Н2О. В продуктах не был обнаружен водород и еще один продукт окисления — монооксид углерода, который отравляет любой катализатор фотоокисления. Образование именно таких продуктов связано с некристаллической структурой катализатора. В работе авторы предложили механизм фотоокислительного процесса и прописали элементарные стадии.

Авторы также выявили, что виологен улучшает качество катализатора, потому что генерирует пары электрон-протон в фотокатализе и тем самым увеличивает время жизни катализатора. Катализатор может быть легко переработан и повторно использован по меньшей мере в четырех циклах без видимой потери активности.

Ученые внесли вклад в развитие фундаментальной химии, изучив новый механизм превращения муравьиной кислоты. Результаты данного исследования позволят в будущем минимизировать риски и издержки в практическом использовании данного типа катализатора в новых разработках.

Статья в журнале ChemCatChem.

Новости
Все новости
Наука
25 сентября
РУДН и ЗАО «ЭВАЛАР» заключили соглашение о сотрудничестве

22 сентября состоялось подписание договора о сотрудничестве между РУДН и ЗАО «Эвалар», крупнейшим российским производителем натуральных лекарственных средств и биологически активных добавок к пище. Подписи на документе поставили первый проректор, проректор по научной работе РУДН Андрей Александрович Костин и председатель совета директоров компании «Эвалар» Наталия Сергеевна Прокопьева.