Российские учёные получили катализаторы, наиболее эффективно нейтрализующие закись азота — побочный продукт химической и агропромышленности, разрушающий озоновый слой. В перспективе разработка позволит повысить эффективность систем очистки промышленных выбросов.
Рост концентрации парниковых газов — одна из наиболее серьёзных экологических проблем современности. Среди них особое место занимает закись азота, которая образуется в результате сельскохозяйственной деятельности и сжигания ископаемого топлива. Она не наносит прямого ущерба человеку, но агрессивно воздействует на озоновый слой Земли и способствует глобальному потеплению.
В настоящее время каталитическое разложение закиси азота до безвредных азота и кислорода обладает рядом технологических и экономических ограничений. Основные проблемы процесса связаны с высокой температурой проведения реакции (до 700°С), многоступенчатым синтезом катализаторов, а также высокой стоимостью исходных реагентов, используемых для их приготовления. Учёные НИТУ МИСИС, ИОХ РАН и МГУ предложили новое решение — применение высокоактивных металлсодержащих цеолитных катализаторов, полученных по усовершенствованной методике. Предложенный подход позволяет не только упростить производство катализатора, но и значительно повысить его эффективность.
В данной работе цеолит со структурой FER был получен двумя методами синтеза. Первый — классический гидротермальный, основан на проведении реакции синтеза цеолита в водном щелочном растворе. Второй — сольвотермальный, основан на проведении реакции синтеза в органических растворителях (пиридине и н-бутиламине) с добавлением плавиковой кислоты.
«Эти подходы позволяют создавать цеолиты FER с различной формой кристаллов, пористостью и химической активностью. Наиболее эффективным оказался именно гидротермальный метод, так как он позволяет получить цеолит с более однородной пористой структурой и меньшим размером частиц», — сказал д.х.н. Леонид Кустов, профессор, заведующий лабораторией нанохимии и экологии НИТУ МИСИС, главный научный сотрудник Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН.
Подробности исследования описаны в научном журнале Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects (Q1).
«Также мы установили, что цеолитные катализаторы с добавками кобальта справляются с разложением закиси азота эффективнее, чем аналоги на основе меди. Лучший кобальтовый катализатор достигал 90%-го разложения N2O при температуре 420°C, в то время как медным катализаторам для достижения такого же результата требовалось на 50—70°C больше», — добавила Анна Макова, ассистент кафедры общей и неорганической химии НИТУ МИСИС.
Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 23—73—30007).
