Новый композитный катализатор ускоряет превращение CO₂ в метан в 7 раз
Научная группа российских ученых из Сколтеха, Института катализа имени Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН и ТПУ синтезировала новый катализатор для фотокатализа углекислого газа. Проведённые исследования показали, что композитный катализатор на основе диоксида титана и высокоэнтропийного карбида, полученного в Томском политехническом университете методом безвакуумного электродугового синтеза, позволяет в семь раз ускорить выход метана по сравнению с традиционно используемым оксидом титана. В перспективе новый фотокатализатор может применяться для утилизации СО₂ и производства экологичного топлива. Результаты опубликованы в журнале Materials Today Energy.
Разработка эффективных технологий утилизации углекислого газа и переработки его в полезные продукты является одной из важнейших задач, стоящих перед учеными всего мира. Одно из наиболее перспективных направлений — фотокатализ, позволяющий проводить реакции в условиях окружающей среды. Традиционно для этого используют фотокатализаторы на основе диоксида титана и дорогих благородных металлов — золота, платины, палладия. При этом несколько типов материалов — бориды, карбиды, переходные металлы, а также высокоэнтропийные материалы на их основе — демонстрируют перспективность для использования в качестве катализаторов.
В проведённых исследованиях впечатляющий потенциал для применения в катализе и переработке CO₂ посредством фотокаталитической реакции показали высокоэнтропийные карбиды. Это новый класс материалов, в состав которых входят одновременно четыре-пять и более различных металлов и углерод. Их главная особенность заключается в способности выдерживать высокие температуры и плотности потоков энергии. Комбинируя в составе разные элементы, можно добиться необходимого сочетания свойств (каталитическая активность и селективность, температура плавления, температура окисления, удельный вес и другие).
«В нашем исследовании были созданы и изучены композитные фотокализаторы из диоксида титана и высокоэнтропийного карбида, полученного на основе порошков титана, циркония, ниобия, гафния, тантала и углерода, синтезированного безвакуумным электродуговым методом. Свойства высокоэнтропийных карбидов ещё малоизучены, и в данной работе наши коллеги нашли потенциальное применение в области фотокатализа», — говорит один из авторов статьи, заведующий лабораторией перспективных материалов энергетической отрасли Инженерной школы энергетики Александр Пак.