Химики из Даляньского института химической физики Китайской академии наук создали новый катализатор для эффективного превращения углекислого газа в метанол, который позволяет утроить объемы производства топлива по сравнению со стандартными аналогами. Статья опубликована в журнале Chem.
Утилизация углекислого газа через его превращение в метанол считается перспективным направлением зеленой энергетики. Однако этот процесс сопряжен с серьезными технологическими трудностями. С точки зрения термодинамики реакция протекает наиболее выгодно при низких температурах. Но в таких условиях углекислый газ активируется слишком медленно, что снижает общую производительность системы.
Повышение температуры позволяет ускорить процесс, но одновременно запускает нежелательную побочную реакцию. В результате вместо метанола образуется угарный газ, что снижает чистоту конечного продукта. Этот компромисс между скоростью и избирательностью реакции долгие годы ограничивал эффективность существующих промышленных установок.
Авторы исследования решили проблему с помощью изменения структуры поверхности катализатора. Они применили метод пространственного разделения активных центров. Вместо одновременного протекания всех этапов на одних и тех же участках, разные стадии процесса теперь происходят в различных зонах.
Углекислый газ оседает и активируется на центрах диоксида циркония, где последовательно соединяется с водородом. Медные центры катализатора в это время занимаются исключительно расщеплением молекулярного водорода. Такое изменение механизма реакции сводит к минимуму образование побочного угарного газа и обеспечивает стабильный выход метанола. При температуре 300°C производительность новой системы оказалась в три раза выше показателей стандартных медно-цинково-алюминиевых катализаторов.
Ранее Наука Mail рассказывала, что ученые создали катализатор, который экологично удаляет фенолы из воды.
