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.
    687
  • 12/02/2019

    Ученые выяснили, в каких регионах России выгодны тепловые установки на энергии солнца

    Ученые из России и Италии рассчитали, в каких регионах РФ и для каких нужд выгодно использовать преобразователи тепла, работающие на солнечной энергии. Оказалось, что летом такие установки могут нагревать воду для душа, стирки и других бытовых потребностей по всей России, даже в Оймяконе, сообщила во вторник пресс-служба Российского научного фонда (РНФ), при поддержке которого проводилось исследование.
    287
  • 10/04/2019

    Российские ученые нашли лучший катализатор для добычи энергии из отходов

    Российские ученые определили состав катализатора, наиболее эффективно ускоряющего процесс экологически чистого получения энергии из отходов, результаты работы, которые могут найти практическое применение в промышленности, опубликованы в престижном международном журнале Catalysis Letters.
    388
  • 21/07/2017

    Новосибирские ученые нашли способ улучшить работу очистителей воздуха

    Ученые НГУ выиграли грант Российского научного фонда (РНФ). Разработка ученых поможет решить фундаментальные научные задачи, а также улучшить работу бытовых и профессиональных очистителей воздуха. Тема работы новосибирских ученых — «Фото- и терморазложение металлокомплексов как способ формирования наночастиц металлов и биметаллических структур на поверхности фотокаталитически активных материалов».
    1231
  • 21/05/2019

    По итогам сочинского форума «Наука будущего — наука молодых»

    ​В Сочи завершились III Международная конференция «Наука будущего» и IV Всероссийский форум «Наука будущего — наука молодых». Мы попросили сибирских ученых, в них участвующих, рассказать, какие проекты они представляли на мероприятиях форума и с какими целями приехали сюда.
    180
  • 08/10/2017

    Секреты картин и криминал: как ученые из России помогают британской полиции

    ​Сергей Казарян, профессор физической химии из Имперского колледжа Лондона, рассказал, как современные методы химии и физики позволяют вычислять преступников по химическим следам отпечатков пальцев, раскрывать фальшивки и изучать историю давно минувших дней.
    773
  • 11/11/2016

    Статья новосибирских ученых опубликована в журнале «Chemical Engineering Science»

    В июльском номере журнала Chemical Engineering Science (IF = 2,750) вышла публикация сотрудников Института математики им. С.Л. Соболева СО РАН, Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН и НГУ «Evolution ofsorptive and textural properties of CaO — based sorbents during repetitivesorption/regeneration cycles».
    1447
  • 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.
    2046
  • 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.
    944
  • 12/12/2017

    Новосибирские и московские ученые разработали антитела для диагностики грибковых заболеваний

    ​Исследователи из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН совместно с коллегами из Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН создали новый высокоэффективный диагностикум аспергиллезов, который поможет отличить эти заболевания от других подобных и быстро подобрать правильное лечение.
    676