Российские химики предложили новый тип катализаторов для эффективной очистки промышленных выбросов газа
Ученые НИТУ МИСИС совместно с коллегами из Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН и МГУ им. М.В. Ломоносова получили катализаторы, наиболее эффективно нейтрализующие закись азота — побочный продукт химической и агропромышленности, разрушающий озоновый слой. В перспективе разработка позволит повысить эффективность систем очистки промышленных выбросов.
Рост концентрации парниковых газов — одна из наиболее серьезных экологических проблем современности. Среди них особое место занимает закись азота, которая образуется в результате сельскохозяйственной деятельности и сжигания ископаемого топлива. Она не наносит прямого ущерба человеку, но агрессивно воздействует на озоновый слой Земли и способствует глобальному потеплению.
В настоящее время каталитическое разложение закиси азота до безвредных азота и кислорода обладает рядом технологических и экономических ограничений — реакция требует высоких температур проведения (до 700 °C), многоступенчатого синтеза катализаторов, а используемые реагенты стоят дорого.
Авторы предложили использовать для реакции каталитического разложения закиси азота высокоактивные металлсодержащие цеолитные катализаторы, полученные по усовершенствованной методике. Предложенный подход позволяет не только упростить производство катализатора, но и значительно повысить его эффективность.
В данной работе цеолит со структурой FER был получен двумя методами синтеза. Первый — классический гидротермальный, основан на проведении реакции синтеза цеолита в водном щелочном растворе. Второй — сольвотермальный, основан на проведении реакции синтеза в органических растворителях (пиридине и н-бутиламине) с добавлением плавиковой кислоты.
«Эти подходы позволяют создавать цеолиты FER с различной формой кристаллов, пористостью и химической активностью. Наиболее эффективным оказался именно гидротермальный метод, так как он позволяет получить цеолит с более однородной пористой структурой и меньшим размером частиц», — рассказал один из авторов исследования, заведующий лабораторией нанохимии и экологии НИТУ МИСИС, главный научный сотрудник Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН, доктор химических наук, профессор Леонид Кустов.
«Также мы установили, что цеолитные катализаторы с добавками кобальта справляются с разложением закиси азота эффективнее, чем аналоги на основе меди. Лучший кобальтовый катализатор достигал 90-процентного разложения N2O при температуре 420 °C, в то время как медным катализаторам для достижения такого же результата требовалось на 50–70 °C больше», — добавила участвовавшая в исследовании ассистент кафедры общей и неорганической химии НИТУ МИСИС Анна Макова.
Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда.