Специалисты Центра новых химических технологий ФИЦ «Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН» (Омск) при поддержке Российского научного фонда изучают новые биметаллические катализаторы на основе серебра и меди, чтобы найти альтернативу дорогостоящим и относительно нестабильным катализаторам, содержащим палладий и платину, которые используют для окисления монооксида углерода. Эта тема актуальна для Омска, где угарный газ — один из ключевых загрязнителей воздуха.
По словам старшего научного сотрудника Отдела газонефтехимии Центра новых химических технологий ИК СО РАН кандидата химических наук Дарьи Владимировны Юрпаловой, исследовательская задача была выбрана в связи с негативным для экологической безопасности Омска фактором: «За последние годы уровень загрязнения атмосферы города монооксидом углерода растет. Газ опасен для людей, и очистка воздуха от него — очень важная задача».
Как правило, угарный газ нейтрализуют с помощью катализаторов на основе палладия и платины. Многие научные коллективы ищут им замену: кроме дороговизны, системы на основе драгоценных металлов имеют сравнительно низкую стабильность. В качестве перспективной альтернативы для окисления СО ученые выбрали серебро и медь, нанесенные на подложку из диоксида титана.
«В научной литературе мало данных о каталитических медно-серебряных системах, тема пока не проработана. Наша задача — исследовать механизм их действия, эффективность и перспективы. Мы планируем получить новую информацию о взаимодействии компонентов внутри катализатора, влиянии особенностей активного компонента на способность системы к активации кислорода, о природе активных частиц и их влиянии на каталитическую активность», — говорит Дарья Юрпалова.
Поверхность диоксида титана, выбранного в качестве подложки, содержит большое количество дефектов — вакансий, которые повышают реакционную способность материала. Ученые предполагают, что за счет этих дефектов между основой и нанесенными активными частицами будет происходить пограничное окислительно-восстановительное взаимодействие, что обеспечит высокую активность.
В своей работе химики используют ряд методов, среди них — электронный парамагнитный резонанс (ЭПР). «С помощью ЭПР мы планируем изучить кислородные вакансии и активные формы кислорода, которые будем фиксировать специальными спиновыми ловушками и молекулами-зондами. Предполагаем установить корреляции между количеством активных частиц и каталитической активностью», — поясняет старший научный сотрудник Отдела материаловедения и физико-химических методов исследования ЦНХТ ИК СО РАН кандидат химических наук Вячеслав Леонидович Юрпалов.
Эти исследования позволят получить фундаментальные данные о работе медно-серебряных систем, необходимые для синтеза активных и эффективных катализаторов окисления монооксида углерода.
Работы ведутся в рамках гранта РНФ (№ 26-23-20015).
Пресс-служба ФИЦ ИК СО РАН
