Новости химической науки > Расширение синтетического потенциала диоксида углерода

Диоксид углерода представляет собой большую проблему. Будучи парниковым газом, он вносит свой вклад в глобальное потепление, увеличение его концентрации в атмосфере приводится как пример антропогенного изменения климата.

Однако результаты нового исследования химиков из Университета Бата позволяют по новому взглянуть на решение проблемы диоксида углерода – они предлагают использовать это вещество в качестве сырья для получения практически полезных веществ.

Руководитель исследования, Давиде Маттиа (Davide Mattia), решил разработать метод фиксации углекислого газа, основываясь на изучении хорошо известного процесса Фишера-Тропша, в котором железосодержащий катализатор способствует взаимодействию моноксида углерода и водорода, в результате чего образуется смесь алканов, которую можно использовать в качестве топлива. Катализатор, разработанный в группе Маттиа, который способствует конверсии как угарного, так и углекислого газа, также основан на производных железа. Новый катализатор представляет собой наночастицы железа, внедренные в углеродные нанотрубки. Получение такого катализатора представляет собой достаточно трудоемкий процесс, который, однако, окупается его активностью и эффективностью.

Рисунок из Catal. Sci. Technol., 2013, DOI: 10.1039/c3cy20854k

Маттиа поясняет, что в новом катализаторе используются те же самые наночастицы, которые и обеспечивают и синтез нанотрубок и конверсию диоксида углерода. В ходе синтеза наночастицы железа выступают в роли затравки для синтеза углеродных нанотрубок, и в процессе роста нанотрубок внедряются в их стенки, становясь их частью. Исследователи из Университета Бата предполагает, что именно такое объединение нанотрубок и наночастиц железа делает новую каталитическую систему столь эффективной за счет синергетического эффекта.

Было обнаружено, что что при пропускании смеси водорода и диоксида углерода над новым катализатором на углеродных нанотрубках предпочтительно происходит абсорбция водорода. Когда диоксид углерода связывается с наночастицами из железа, высокое содержание водорода в системе способствует тому, что происходит образование углеводородов. В результате этого процесса 55% диоксида углерода восстанавливается до углеводородов преимущественно состава C_2-4, остальные 45% углекислого газа конвертируется в СО.

Марк Кине (Mark Keane), эксперт по разработке катализаторов, отмечает, что существующие методы фиксации диоксида углерода, основанные на поглощении растворителями или минерализации CO₂, могут рассматриваться лишь как кратко- или среднесрочные решения. Поэтому любое исследование, направленное на разработку методов каталитической конверсии диоксида углерода будет актуально. Тем не менее, он добавляет, что разработанный катализатор необходимо дополнительно испытать, чтобы полностью определить его потенциал.

Источник: Catal. Sci. Technol., 2013, DOI: 10.1039/c3cy20854k

метки статьи: #вопросы экологии, #кинетика и катализ, #химическая технология, #химия поверхности