Москва, 4 мар - ИА Neftegaz.RU. Ученые из Института катализа СО РАН г. Новосибирск и Университета Барселоны создали катализатор, позволяющий снизить содержание угарного газа (СО) в атмосфере.
Об этом сообщила пресс-служба Института катализа СО РАН.
Катализатор эффективно работает при температуре воздуха ниже 0 оС.
Разработку эффективно использовать для нейтрализации вредных выбросов автомобильного транспорта и выбросов от ТЭЦ, которые работают на ископаемом топливе.
Загрязнение воздуха в результате сжигания топлива - это крайне серьезная экологическая проблема.
Среди связанных с загрязнением воздуха заболеваний - болезни сердца, инсульт, рак легких.
В процессе сгорания топливовоздушной смеси в бензиновых двигателях внутреннего сгорания (ДВС) образуются 3 основных токсичных компонента: углеводороды СН, оксид углерода СО и оксиды азота NOx.
Трехкомпонентный каталитический нейтрализатор служит для преобразования этих вредных веществ в нетоксичные компоненты: водяные пары (Н2О), диоксид углерода (СО2) и азот (N2).
Есть одно НО.
Значительная доля выбросов происходит при холодном запуске двигателя, так как катализаторы не работают при низких температурах.
Тезисы профессора ICREA (Catalan Institution for Research and Advanced Studies) Константина Неймана, Институт теоретической и вычислительной химии Университета Барселоны:
- фактически, большая часть вредных выбросов во время обычной езды происходит из-за таких выбросов при холодном запуске;
- разработка катализаторов, эффективно работающих при низких температурах, является очень активной областью исследований.
Решение проблемы
Решить проблему могут помочь результаты исследований группы ученых под руководством профессора, доктора химических наук А. Боронина из Института катализа СО РАН.
- исследовали каталитические свойства сложных наноструктурированных материалов (НМ) на основе комбинаций металлов и оксидов;
- сосредоточили усилия на анализе низкотемпературной эффективности синтезированных катализаторов;
- определили конкретную комбинацию, способную начать преобразование CO при -50ºC;
- такая низкотемпературная эффективность была достигнута путем тонкого диспергирования ( нанесения атомов и кластеров) платины - очень каталитически активного металла, используемого во многих областях применения - на наноструктурированный диоксид церия.
- наноструктурированные материалы - это такие материалы, которым именно присутствие наноразмерных элементов (морфологических единиц) придает желаемые свойства.
- диоксид церия CEO2:
- неорганический материал, применяемый в сенсорах, электрохромных и противокоррозионных покрытиях.
- входит в состав селективного окисления и дегидрогенизации.
- при переходе в нанокристаллическое состояние - изменяет свои физ-химические свойства.
- в отличие от многих веществ, с уменьшением размеров частиц параметр элементарной ячейки CeO2 растет, а кислородная нестехиометрия меняется из-за роста доли атомов, находящихся на поверхности частиц.
Тезисы А. Бородина:
- ключом к пониманию характеристик этих очень активных материалов является синергия, или взаимное усиление, между оксидным носителем и хорошо распределенной окисленной платиной.
- мы можем идентифицировать активные состояния этих компонентов с помощью спектроскопических методов, но для описания их конкретной роли требуются специальные вычислительные модели.
Испанская группа профессора К. Неймана обеспечила теоретическое моделирование.
А. Бруикс, научный сотрудник Беатриу де Пинос в испанской группе поведал:- с помощью квантово-механических расчетов с использованием высокопроизводительных компьютеров:
- мы смоделировали эти удивительные материалы;
- расшифровать роль каждого компонента в выдающихся каталитических характеристиках, измеренных экспериментально.
Перспективы применения таких катализаторов:
- для нейтрализации автомобильных выхлопов,
- для очистки воздуха от выбросов ТЭЦ.
Недостаток:
- широкому применению разработки препятствует высокое содержание платины.
Но ученые работают над достижением таких же высоких показателей каталитической активности, но при сниженном содержании драгоценного металла.
Тезисы профессор А. Боронина:
- количество платины, используемой в этих катализаторах, довольно велико,
- стоимость платины мешает коммерчески жизнеспособным приложениям;
- наша настоящая работа, таким образом, сосредоточена на достижении столь же высокой производительности при сильно сниженных загрузках драгоценных металлов.
Совместное исследование опубликовано в одном из самых престижных журналов по катализу Applied Catalysis B: Environmenta.
Автор: А. Шевченко, О. Бахтина
