Химики РУДН создали катализатор для получения водорода из воды с помощью света
Основной энергетический ресурс современного мира — невозобновляемая нефть. Запасов хватит примерно на 50 лет. Одна из возможных альтернатив — водород. У него высокая энергоемкость, он значительно экологичнее нефти — при его сгорании в окружающую среду выделяется только вода. Но для производства водорода тратится больше энергии, чем потом выделится при сжигании. Химики РУДН совместно с коллегами из Ирана и Финляндии синтезировали трехмерный катализатор, который позволяет получить водород из воды с помощью фотокаталитического разложения, для которого нужен только солнечный свет.
«Синтез трехмерных фотокатализаторов открывает большой потенциал для химических реакций и получения водорода. Они помогут найти эффективное решение проблем охраны окружающей среды и дефицита энергии», — кандидат наук Хатаии Алиреза, ведущий научный сотрудник факультета физико-математических и естественных наук РУДН.
Фотокаталитическое разложение воды иногда называют искусственным фотосинтезом, потому что оно повторяет одну из стадий этого природного процесса. Чтобы расщепить воду на водород и кислород при помощи света, ее помещают в катализатор. В нем под действием света с определенной длиной волны образуются свободные электроны. Благодаря смещению электронов возникают «дырки» — условные положительные заряды, которые появляются там, где должны были быть электроны. Между электронами и дырками возникает напряжение. Под действием напряжения молекулы воды расщепляются на радикалы — ионы водорода и кислорода. После этого водородный радикал превращается в молекулу H2, а кислородный окисляет содержащиеся в воде органические и неорганические загрязнители. Химики создали катализатор для этого процесса из оксида вольфрама.
Синтез нового материала химики РУДН провели методом самосборки, а в качестве шаблона использовали клетки диатомовых водорослей. На них нанесли каркас из органического соединения, на котором осаждали наночастицы оксида железа. Следом шел слой оксида вольфрама и вспомогательного органического вещества — прекурсора. На следующем этапе ученые нагрели получившийся «бутерброд» так, что прекурсор разложился и превратился в пористую углеродную подложку. Наконец, химики поместили материал в плазменный реактор с атмосферой азота. Это было нужно для внедрения атомов азота в структуру катализатора.
В результате химики РУДН получили пористый материал с большой удельной площадью — в одном грамме умещается около 208 квадратных метров. За один час один килограмм катализатора дает 5,5 граммов водорода. При нормальном давлении это соответствует примерно 61 000 литрам.
Исследование опубликовано в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.
images_large_am0c21076_0010.jpeg
Сегодня прошел «Марафон цифровых кафедр» для 12 университетов Центрального федерального округа. РУДН – среди них. Университет взял серебро по итогам выступлений. Оценка складывалась из голосования зрителей в режиме реального времени – учитывалась презентация каждого представителя команды: студента, преподавателя, руководителя цифровой кафедры. Также свою оценку давало экспертное сообщество.
Российский университет дружбы народов, аккредитованный в качестве первого в России органа по валидации и верификации парниковых газов, успешно прошел экспертную оценку и расширил спектр услуг, предоставляемых российским компаниям. Помимо предприятий сферы металлургии, энергетики, животноводства, химической, добывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, а также производства цементов и изделий из него, процедуры валидации и верификации парниковых газов в РУДН теперь стали доступны для производителей автотранспорта и организаций, которые осуществляют обращение с отходами.
Всего на страну — 3 победителя, РУДН — один из них. Научный исследовательский институт молекулярной и клеточной медицины медицинского института РУДН станет клинической базой в сфере генетических исследований для терапии сарком мягких тканей. Проект рассчитан на 4 года.