Ученые университета совместно с ИОНХ РАН разработали новые катализаторы для утилизации парниковых газов

Сотрудники Губкинского университета совместно с коллегами из ИОНХ РАНразработали новые катализаторы на основе гетерометаллических комплексов d- и f-элементов, позволяющих целенаправленно воздействовать на селективность истабильность катализаторов. Результаты работы, поддержанной грантомРоссийского научного фонда, будут опубликованы в журнале Ceramics International.

Утилизация парниковых газов – один из ключевых подходов к сохранению балансаокружающей среды при сохранении интенсивности технического прогресса. Благодаряновым технологиям открываются возможности сохранять баланс выбросов углекислогогаза и его переработки в полезные продукты – водородсодержащие газы. Каталитическаяпереработка углекислого газа и метана в смесь водорода и монооксида углерода (синтез-газа) позволяет в дальнейшем получать более экологически чистые продукты нефтехимии– метанол, диметиловый эфир, углеводороды топливного назначения, не содержащиесернистых и азотистых соединений. Выделение водорода из водородсодержащего газа –путь к экологически чистому топливу будущего. Известные катализаторы полученияводорода и монооксида углерода из метана и углекислого газа, как правило, содержатсоединения никеля и кобальта, в том числе перовскитоподобной структуры.

Исследователи стремятся улучшить такие катализаторы, совершенствуя их состав иструктурные особенности.

В разработке приняли участие:

– руководитель проекта, ведущий научный сотрудник РГУ нефти и газа (НИУ)имени И.М. Губкина и ИОНХ РАН, д.х.н., профессор Алексей Локтев;
– главный научный сотрудник РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина,академик РАН Алексей Дедов;
– научный сотрудник ИОНХ РАН, к.х.н. Андрей Гавриков.

Разработанные новые катализаторы представляют собой перовскитоподобныематериалы, полученные направленным термическим разложением специальносинтезированных гетерометаллических комплексных соединений d- и f-элементов.Особенности строения исходных комплексов, процедура их предобработки и условиятермического разложения определяют структурные характеристики, селективность истабильность получаемых материалов в реакции превращения метан-углекислотной смесив синтез-газ.

Авторы работы охарактеризовали свойства исходных комплексных соединений иразработанных катализаторов при помощи широкого набора современных физико-химических методов исследования: рентгеноструктурного и рентгенофазового анализа(для определения структуры и фазового состава), ИК-спектрометрии (для уточненияструктуры металлокомплексов), масс-спектрометрии (для идентификации продуктовтермолиза комплексов), просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешенияи локального рентгеноструктурного микроанализа (для определения текстурныххарактеристик катализаторов), термогравиметрии (для определения термическогоповедения комплексов и катализаторов). Также специалисты проверили эффективностькатализаторов в реакциях превращения метан-углекислотной и метан-кислородной смесейв водород и монооксид углерода.

Использование катализаторов на основе специально синтезированныхгетерометаллических комплексных соединений d- и f-элементов позволяет получатькатализаторы, количественно превращающие парниковые газы в водородсодержащий газ,целенаправленно управляя селективностью и стабильностью катализаторов. Это связано свлиянием структуры и состава исходных комплексов, а также условий их предобработки итермолиза на структурные характеристики получаемых перовскитоподобных материалов.