Российские учёные создали нанокатализатор для превращения CO2 в сырьё для топлива

Материаловеды НИТУ МИСИС, ИБХФ РАН и «Сколтеха» разработали катализатор на основе наночастиц железа и платины.

Исследователи из НИТУ МИСИС, Института биохимической физики РАН и «Сколтеха» разработали катализатор на основе наночастиц железа и платины, закреплённых на подложке из гексагонального нитрида бора. Как сообщила ТАСС пресс-служба МИСИС, этот катализатор способен длительное время преобразовывать углекислый газ (CO2) в монооксид углерода (CO) — а это уже сырьё для производства жидких углеводородов и спиртов, то есть основы топлива.

CO2 — очень стабильная молекула. Чтобы её разорвать, нужен катализатор, который не «умирает» через пару часов работы. Обычные катализаторы быстро спекаются — наночастицы слипаются, площадь поверхности падает, активность исчезает.

Учёные структурировали частицы нитрида бора таким образом, что на их поверхности появились особые дефекты. Эти дефекты работают как барьеры: они не дают наночастицам железа и платины слипаться в процессе работы.

Благодаря этому катализатор сохраняет высокую химическую активность на протяжении длительного времени — порядка 50 часов. Для сравнения: многие аналоги «живут» 5–10 часов.

Но это не всё. В процессе работы произошёл неожиданный и приятный сюрприз. Эксперименты показали, что со временем катализатор начинает формировать не только молекулы монооксида углерода, но и углеводородов (прямые предшественники бензина и керосина).

Профессор Дмитрий Штанский пояснил: в ходе реакции катализатор частично перестраивает свою кристаллическую структуру. Это приводит к появлению активных участков поверхности, которые способствуют образованию углеводородов. То есть катализатор как бы «обучается» по ходу работы.

Таким образом, сочетание биметаллических наночастиц (железо-платина) и носителя на основе нитрида бора позволяет контролировать распределение продуктов реакции без изменения условий её проведения (температуры, давления). Это огромное преимущество для промышленности.

Ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова отметила: инновационный метод преобразования углекислого газа в топливо и химическое сырьё будет востребован в зелёной энергетике.

Пока это лабораторный успех. Но учёные надеются, что созданный катализатор ускорит разработку технологий превращения атмосферного CO2 в «зелёное» топливо и ценные химикаты. Это поможет решить сразу две задачи:

1. Снизить антропогенную нагрузку на окружающую среду (меньше CO2 в атмосфере).

2. Сократить расход ископаемых углеводородов (нефти, газа).