Новости

Наночастицы серебра и нитрид бора избавят выхлопы от угарного газа

4 ноября 2018

Международная группа химиков разработали новый гибридный катализатор для окисления угарного газа, состоящий из гексагонального нитрида бора и серебряных наночастиц. Этот материал позволяет добиться полной конверсии угарного газа всего при 194 градусах Цельсия. Пока это значение уступает рекордным показателям, однако в будущем температуру катализа планируется снизить за счет увеличения концентрации серебра в гибридном материале, пишут исследователи в Journal of Catalysis.

Монооксид углерода (или угарный газ) — один из наиболее вредных для человека газов, содержащихся в промышленных газовых выбросах. Он образуется, в том числе, при сжигании топлива во время работы автомобильных двигателей. Для избавления автомобильных выхлопов от монооксида углерода используют каталитические конвертеры, которые за счет каталитических реакций окисляют его до нетоксичного диоксида азота. Однако из-за повышения эффективности современных двигателей, которое сопровождается уменьшением температуры выхлопных газов, катализаторы резко теряют эффективность, в результате чего содержание угарного газа в них повышается.

Для борьбы с этим эффектом химики активно ищут новые типы катализаторов для окисления CO, которые могут работать и при относительно невысоких температурах — в районе 150–200 градусов Цельсия. Например, недавно американские ученые получили катализатор для окисления угарного газа на отдельных атомах платины, распределенных по поверхности оксида церия. Некоторые материалы позволяют окислять CO с более низкой степенью конверсии и при температурах ниже 100 градусов.

Группа химиков из России и Австралии под руководством профессора Дмитрия Гольберга из НИТУ «МИСиС» нашла новый эффективный катализатор, который можно использовать для конверсии угарного газа. Ученые показали, что для этой цели перспективны гибридные материалы на основе гексагонального нитрида бора и серебряных наночастиц. Аналогичные материалы, в которых нитрид бора служил матрицей-носителем для металлических наночастиц катализатора, уже предлагали использовать в том числе и для окисления угарного газа, однако раньше в качестве металлов выбирали в первую очередь золото и платину.

Оказалось, что эффективным катализатором могут быть гибридные материалы и с более дешевыми серебряными наночастицами. Для их получения химики использовали реакцию разложения нитрата серебра под действием ультрафиолета в растворе полиэтиленгликоля. Такой подход позволяет получить монодисперсные частицы серебра размером до 10 нанометров, которые равномерно осаждаются на поверхность слоистого нитрида бора и на полимерную матрицу полиэтиленгликоля.

C26d81cac723192ae90f326344e548791ed7b2a2
Устройство для синтеза наногибридного катализатора из слоистого нитрида бора, серебряных наночастиц и полиэтиленгликоля
МИСИС

Наиболее эффективным с точки зрения катализа оказались материалы с максимальной концентрацией серебряных наночастиц, которая составила около 1,4 процента по массе. Такой гибридный катализатор позволяет окислять угарный газ до углекислого при температуре 194 градусов Цельсия. Этот показатель пока далек от рекордных значений, однако по словам авторов работы, в будущем температуру работы катализатора можно снизить за счет увеличения концентрации наночастиц серебра, в частности, за счет перевода их из полимерной матрицы на нитрид бора.

7c09a4aac50a9870f8ca4f8efa285ff2a63f5d42
Структура гибридного катализатора из слоистого нитрида бора и серебряных наночастиц (отмечены красным на левой микрофотографии
МИСИС

Тем не менее, ученые отмечают, что и текущие параметры катализаторов позволяют использовать их уже сейчас, например, для систем очистки вредных выбросов на заводах. В будущем за счет снижения температуры конверсии угарного газа подобные материалы, вероятно, можно будет применять и для снижения доли монооксида углерода в автомобильных выхлопах.

Текст: МИСИС

Смотрите также

Испытан новый нанокатализатор для получения водорода

26 октября 2018

Химики впервые использовали катализаторы с наночастицами рутения для получения водорода под воздействием видимого света и ультрафиолетового излучения. В будущем такие катализаторы могут применяться для промышленного производства водородного топлива с помощью солнечного света. Результаты исследования опубликованы…

Российские ученые предложили новые катализаторы для нужд солнечной энергетики

25 августа 2018

Группа химиков разработала новые катализаторы, ускоряющие синтез моносилана – исходного сырья для получения поликремния, который используется в микро- и наноэлектронике, а также солнечной энергетике. Катализаторы оказались дешевле, экологичнее и эффективнее существующих аналогов. Исследование поддержано грантом…

55 атомов как один: суператом из меди и алюминия

30 сентября 2018

Химики из Технического университета Мюнхена опубликовали в журнале  Angewandte Chemie International Edition статью, в которой они описали создание очередного стабильного суператома. На этот раз – из 55 атомов меди и алюминия. В статье описывается достаточно простой…

Как утилизировать метанол

4 октября 2018

Группа ученых разработала новый эффективный метод разложения метилового спирта — опасного яда, который все шире используется в промышленности. В России его производство ежегодно растет примерно на 10% и сейчас составляет около 4 миллионов тонн в…