Ученые Института катализа СО РАН разработали катализатор для окисления этилена при комнатной температуре

Работа вошла в ежегодную подборку горячих статей журнала Physical Chemistry Chemical Physics. ИК СО РАН Москва, 13 сен - ИА Neftegaz.RU. Ученые Института катализа СО РАН разработали катализатор для окисления этилена при комнатной температуре и атмосферном давлении. Получить его удалось за счет использования материала делафоссита, который рассматривают как перспективную основу для создания катализаторов с заданными свойствами.
Об этом сообщила пресс-служба ИК СО РАН.

Группа исследователей из ИК СО РАН и Центра компетенций НТИ Водород как основа низкоуглеродной экономики на его основе при поддержке Российского научного фонда изучают материалы, которые в перспективе помогут получать катализаторы с заданными свойствами.

Один из таких материалов делафоссит, уникальная кристаллическая структура на основе серебра или меди.
Она позволяет создавать множество вариантов смешанных оксидов различного состава.
Подбирая металлы можно влиять на свойства таких соединений и их каталитические характеристики - стабильность, реакционную способность, подвижность кислорода и др.

Исследование

Исследователи синтезировали смешанный оксид никеля и серебра для эпоксидирования этилена.
Это один из самых крупнотоннажных реагентов для химической промышленности - ежегодные объемы его производства в мире превышают 220 млн т.
Оксид этилена используют для получения соединений, из которых производят пластмассы, текстиль, бытовую химию и многое другое.

Обычно реакция получения окиси этилена протекает при высоком давлении в 13 мегапаскалей (1030 атмосфер - это сравнимо с давлением на глубине океана примерно 100300 метров) и температуре 220300.
Ученые смогли снизить температуру реакции до комнатной, а давление - до атмосферного.

Тезисы автора исследования, научного сотрудника отдела гетерогенного катализа ИК СО РАН Д. Свинцицкого:

• мы обнаружили на поверхности смешанного оксида серебра и никеля формы кислорода, которые способны эпоксидировать этилен при комнатной температуре;
• появление таких форм связано с необычными состояниями серебра и никеля на поверхности частиц оксида;
• проведение реакции при комнатной температуре более целесообразно, чем реализуемый сегодня в промышленности процесс - можно сэкономить на системе подогрева и реакторах высокого давления;
• потенциал для промышленного применения однозначно есть;
• в планах ученых - повысить стабильность катализатора для дальнейшего масштабирования.

Делафоссит

• минерал, представляющий собой оксид меди и железа;
• был открыт и описан Карлом Фриделем в 1873 г. по находке, сделанной в г. Екатеринбурге;
• назван в честь минералога Габриэля Делафосса;
• в дальнейшем минерал дал имя всему классу схожих по структуре соединений;
• сегодня их известно несколько десятков.

В рамках гранта РНФ ученые нацелены как можно обширнее и глубже изучить системы со структурой делафоссита в аспекте их каталитического применения, чего ранее никто не делал.
Тезисы Д. Свинцицкого:

• мы выявим закономерности и зависимости между структурой, состоянием поверхности и каталитической активностью, которые прослеживаются в смешанных оксидных системах;
• нужно знать, какие центры в таких катализаторах активны, что влияет на их свойства, насколько они стабильны;
• все это необходимо для того, чтобы научиться готовить катализаторы с заданными свойствами.

Напомним, что ранее ученые ИК СО РАН создали катализаторы, с помощью которых удалось повысить экологичность термолизного масла, снизив содержание хлора в нем в 200 раз.
Термолизное масло может стать перспективной добавкой к газомоторному топливу (ГМТ) или самостоятельным топливом, поэтому научная работа в этой сфере очень важна.