"Наш катализатор обладает очень высоким уровнем эффективности, порядка 65%, и при этом он фактически не производит побочных продуктов, таких как аммиак или различные жидкие вещества. Использование выхлопных газов позволяет значительно снизить стоимость сырья для производства карбамида, а высокая эффективность и избирательность катализатора уменьшает операционные расходы и позволяет производить данное вещество на малых масштабах", - говорится в исследовании.
Как отмечают разработчики данного катализатора, группа китайских химиков под руководством научного сотрудника Университета имени Сунь Ятсена (КНР) Ляо Пэйциня, карбамид представляет собой простое органическое соединение, состоящее из азота, водорода, кислорода и углерода. Оно было открыто химиками еще в начале XIX века, а сегодня карбамид используется для производства удобрений, а также различных смол, гербицидов и прочих химикатов, широко применяемых на практике.
Почти весь карбамид производится в ходе простой реакции, в которой промышленники соединяют аммиак с углекислым газом при высоких температуре и давлении. Этот процесс, а также производство аммиака требуют больших расходов энергии, в результате чего стоимость карбамида, как и удобрений на его основе, напрямую зависит от цен на природный газ. Это вынуждает ученых искать альтернативные способы его производства.
Исследователи разработали нанокатализатор на базе меди, железа и пористого материала из ароматических углеводородов, который способен при пропускании через него тока расщеплять молекулы СО2 и азота и заставлять их соединяться с кислородом и водородом. В прошлом, ученые уже пытались создать подобные катализаторы, однако созданные ими материалы также способствовали образованию аммиака и гидразина (N2H4), которые достаточно сложно и дорого отделять от карбамида.
Китайским химикам удалось подобрать такую структуру катализатора и параметры его работы, при которой формирование водородных соединений азота фактически исключено. Это позволяет напрямую превращать выхлопы промышленных предприятий в чистый карбамид с высоким уровнем КПД, а также использовать для этого относительно слабое напряжение и силу тока для ускорения реакций. Все это, как надеются ученые, позволит экономически выгодно перерабатывать выхлопы промышленных предприятий.
