Специалисты молодежной лаборатории перспективных материалов энергетической отрасли Томского политехнического университета разработали масштабируемый способ синтеза катализаторов, рассказали в пресс-службе Минобрнауки России.
Карбиды переходных металлов, в частности карбид молибдена, сегодня рассматриваются как основной класс недрагоценных катализаторов. Они востребованы благодаря своей активности и стабильности в реакциях выделения водорода. Однако традиционные способы получения этих карбидов — пиролиз или синтез в расплавах солей — требуют много энергии и дорогого сырья высокой чистоты. Это делает процесс сложным и экологически затратным.
Политехники предложили заменить технический углерод на биомассу. В ходе эксперимента они использовали рисовую шелуху, каучук, солому, листья ивы и смесь листьев с кедровой щепой. Сначала биомассу подвергали пиролизу, а затем из полученного углерода и порошка молибдена синтезировали карбид. Для этого применили безвакуумный электродуговой метод, который является собственной разработкой ученых ТПУ.
Регулирование процесса синтеза и использование разных видов сельскохозяйственных отходов позволяют настраивать текстуру и пористость образцов карбидов под конкретные требования катализатора. Наши исследования показывают, что замена технического углерода на отходы биомассы позволяет существенно снизить стоимость карбида молибдена. Такой катализатор обладает умеренной электрокаталитической активностью
Ученые изучили фазовый состав и микроструктуру полученных образцов с помощью рентгеновской дифракции и электронной микроскопии. Оценка каталитической активности проводилась при электрическом разложении воды в кислотной и щелочной среде. Выяснилось, что тип биомассы напрямую влияет на показатели высвобождения водорода. Лучший результат как в кислоте, так и в щелочи показал карбид молибдена, синтезированный из углерода кедровой щепы. Образцы на основе соломы также продемонстрировали высокую активность, но только в кислотной среде.
Для получения материала с оптимальными характеристиками требуется сорокапроцентный избыток углерода. Такая пропорция создает особую текстуру и пористость, что улучшает транспортировку водорода и повышает активность катализатора. В планах исследовательской группы — продолжить испытания и разработку новых материалов для создания эффективных катализаторов водородной энергетики.
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ, а ее результаты опубликованы в журнале Ceramics International.
Ранее Наука Mail рассказывала, что в Томске извлекли золото из отходов с помощью «наноловушек».
