Ученые России создали высокоэффективные катализаторы для нейтрализации закиси азота – опасного побочного продукта химической и агропромышленности, разрушающего озоновый слой. Эта инновация открывает путь к значительному повышению производительности систем очистки промышленных выбросов.
Закись азота: невидимая угроза
Нарастающая концентрация парниковых газов представляет одну из самых острых экологических проблем нашего времени. Особую опасность среди них несет закись азота, образующаяся при сельхозработах и сжигании ископаемого топлива. Хотя она не вредит человеку напрямую, этот газ агрессивно разрушает озоновый щит планеты и усиливает глобальное потепление.
Преодолевая технологические барьеры
Современные методы каталитического разложения закиси азота на безопасные азот и кислород сталкиваются с серьезными ограничениями. Ключевые сложности – необходимость высоких температур реакции (до 700°C), многоэтапный синтез катализаторов и дороговизна исходных компонентов. Коллектив исследователей из НИТУ МИСИС, ИОХ РАН и МГУ предложил прорывное решение: использование высокоактивных металлсодержащих цеолитных катализаторов, произведенных по усовершенствованной технологии. Этот подход не только упрощает изготовление катализаторов, но и радикально повышает их эффективность.
Инновационные методы синтеза
В ходе работы цеолит FER-структуры синтезировали двумя способами. Классический гидротермальный метод предполагает реакцию в водном щелочном растворе. Альтернативный сольвотермальный подход основан на проведении синтеза в органических растворителях (пиридине и н-бутиламине) с добавлением плавиковой кислоты. Эксперименты показали, что гидротермальный метод обеспечивает формирование цеолита с более однородной пористой структурой и меньшим размером частиц, что определяет его повышенную эффективность.
Кобальт – ключ к эффективности
Исследования подтвердили, что цеолитные катализаторы с добавками кобальта значительно превосходят медьсодержащие аналоги в разложении закиси азота. Оптимальный кобальтовый катализатор обеспечивает 90%-ное разложение N2O уже при 420°C, тогда как медным катализаторам для достижения аналогичного результата требуется температура на 50–70°C выше.
Данная работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 23–73–30007).
Источник: scientificrussia.ru
