Российские ученые разработали новый композитный катализатор на основе оксидов железа, меди и алюминия и определили его активность. Разработанный катализатор будет использоваться для сжигания продуктов газификации различных видов топлива в кипящем слое. Эта технология позволяет более эффективно использовать традиционные виды горючего (уголь, торф) и утилизировать различные виды промышленных отходов: осадки сточных вод, загрязненные твердыми примесями нефтепродукты и отходы пищевых производств. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ). Статья с результатами работы опубликована в журнале Catalysis Letters. 

Растущее энергопотребление современного общества требует разработки новых, экономически эффективных и экологически приемлемых технологий использования углеводородного и растительного сырья, а также нетрадиционных видов топлива. Одна из перспективных технологий – сжигание в кипящем слое катализатора – вещества, ускоряющего химическую реакцию. Кипящим слоем называют состояние сыпучего вещества при пропускании через него потока жидкости или газа под давлением. При этом применяемые сегодня реагенты для полного окисления продуктов газификации топлива (то есть высокотемпературной переработки твердого вещества в газообразное) позволяют значительно уменьшить количество выбросов токсичных соединений, образующихся в процессе горения.

Сжигание твердого топлива протекает в две стадии. Сначала выделяются летучие вещества, они окисляются на катализаторе до углекислого газа и воды. Затем остаток горения газифицируется с выделением угарного газа СО, потом он окисляется на поверхности катализатора. Именно вторая стадия определяет скорость всего процесса, поэтому очень важно сделать ее более быстрой.


Российские ученые создали две серии железо-алюминиевых и медь-железо-алюминиевых нанокомпозитных катализаторов с различным соотношением оксидов железа, меди и алюминия. Затем они исследовали все образцы с помощью большого набора физико-химических методов и определили их качественные и количественные различия. После ученые протестировали разработанные вещества в реальном технологическом процессе. Они определили величину энергии, необходимой для начала процесса окисления с катализаторами. Сравнив полученные результаты с литературными данными, ученые пришли к выводу, что разработанные ими вещества обладают низкой энергией активации (той, что требуется для прохождения реакции) и, соответственно, перспективны для каталитического окисления угарного газа.

«В своей работе мы описали способ приготовления недорогих нанокомпозитных катализаторов на основе оксидов алюминия и железа, которые демонстрируют умеренную активность в окислении угарного газа, — комментирует один из авторов работы, сотрудник Института катализа имени Г.К. Борескова СО РАН Андрей Сараев. — Мы также показали, что добавление небольшого количества оксида меди позволяет значительно повысить их каталитическую активность. В дальнейшем мы планируем разобраться в причинах этого явления, а также определить механизм реакции окисления CO на созданных катализаторах».

Исследование выполнено совместно с учеными Института катализа имени Г.К. Борескова СО РАН, НИЦ «Курчатовский институт» и Новосибирского государственного университета.

Похожие новости

  • 03/01/2019

    Обнаружены особенности образования соединений, мешающих добыче нефти и газа

    ​​Ученые из Института неорганической химии имени А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук (ИНХ СО РАН) исследовали реакцию образования кристаллических соединений воды и газа (газовых гидратов) с метастабильной (неустойчивой) структурой.
    512
  • 05/10/2016

    Новосибирские учёные «вырастили» органические светоизлучающие полупроводники

    ​Группа учёных из Новосибирского государственного университета, Новосибирского института органической химии (НИОХ), МГУ и Университета Гронингена (Нидерланды) опубликовала результаты мультидисциплинарного исследования в сфере органической электроники.
    1930
  • 12/12/2018

    Новосибирские ученые разработали новый материал для полного выделения водорода из любой смеси газов

    Нанокомпозит, созданный новосибирскими химиками, может использоваться для выделения водорода в высокотемпературных каталитических реакторах: он устойчив к агрессивной среде, высоким температурам (до 1 000 oС) и дешевле создаваемых ранее материалов, содержащих палладий.
    828
  • 13/03/2017

    Центр энергоэффективного катализа НГУ как воплощение идеи интеграции НГУ и ИК СО РАН

    Научно-образовательный центр энергоэффективного катализа (НОЦ ЭК), созданный Институтом катализа им. Г.К. Борескова СО РАН и Новосибирским государственным университетом при финансовой поддержке Фонда «Сколково», за три года функционирования показал выдающиеся результаты.
    1094
  • 31/10/2016

    В НГУ проходит российско-японская конференция по перспективным наноматериалам

    ​Новосибирский государственный университет совместно с Институтом химии твёрдого тела и механохимии СО РАН и Университетом Тохоку проводит с 30 октября по 2 ноября 2016 года российско-японскую конференцию «Advanced Materials: Synthesis, Processing and Properties of Nanostructures», посвящённую перспективным материалам и наноструктурам.
    2726
  • 10/03/2017

    Российские ученые разработали новое вещество против вируса гриппа на основе природных соединений

    ​Ученые из Новосибирского института органической химии имени Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирского государственного университета и Научно-исследовательского института гриппа в Санкт-Петербурге разработали новый продукт широкого спектра противовирусной активности, в основе которого лежат природные соединения: терпены и терпеноиды.
    2210
  • 31/05/2017

    Интерн НГУ получила премию им. Ю.Н. Соколова по лучевой диагностике

    ​23-25 мая 2017 года в Москве состоялся XI Всероссийский национальный конгресс лучевых диагностов и терапевтов «Радиология-2017».  «Радиология» на данный момент является самым популярным и масштабным медицинским мероприятием по лучевой диагностике в нашей стране.
    1105
  • 09/06/2018

    Институт катализа СО РАН и МГУ подписали договор о сотрудничестве

    ​Торжественное подписание договора о стратегическом сотрудничестве между химическим факультетом МГУ и Институтом катализа СО РАН состоялось 7 июня в ходе праздничной научной сессии "Современные тенденции в химии и катализе", посвященной 60-летию Института.
    532
  • 21/03/2017

    Новосибирские химики провели исследование фотомеханического эффекта в Европейском центре синхротронного излучения ESRF

    Химики НГУ провели новые эксперименты в Европейском центре синхротронного излучения ESRF (Гренобль, Франция). Они изучили влияние гидростатического сжатия в алмазных наковальнях на химические реакции в кристаллах, сопровождающиеся фотомеханическим эффектом.
    1660
  • 11/03/2019

    Исследования новосибирских ученых попали на обложку международного кристаллографического журнала

    ​Публикация посвящена исследованию кристаллических структур двух соединений при варьировании температуры: молекулярной соли и смешанного кристалла в системе β-аланина и DL-винной кислоты, имеющих одинаковый стехиометрический состав 1:1, но различную кристаллическую структуру.
    171