Ученые РФ создали высокоактивные катализаторы для очистки газов на основе стекловолокна

Исследователи ФИЦ «Институт катализа СО РАН» разработали катализаторы на основе стеклянных микроволокон с частицами платины. Они предназначены для экологически чистого сжигания углеводородных топлив и очистки отходящих газов от вредных примесей. Благодаря методу мелкодисперсного напыления активность платины на носителе удалось повысить в полтора раза.

Ежегодно предприятия и транспорт в России выбрасывают в атмосферу миллионы тонн загрязняющих веществ — в 2023 году, по оценке консалтингового агентства «ФинЭкспертиза», их объем составил 22 миллиона тонн. Наблюдается тренд на снижение общего количества выбросов, но процесс идет медленно, и проблема пока остается актуальной. Для ее решения, в частности, разрабатывают новые фильтрующие технологии. Ученые ИК СО РАН создали структурированные картриджи на основе стеклянных микроволокон и наночастиц платины. Их преимущества перед другими системами состоят в гибкости, высокой активности и стабильности, а также устойчивости к аварийным условиям.

«Главная особенность наших катализаторов — возможность создания структурированных картриджей на их основе. Они отличаются высокой эффективностью массообмена и низким гидравлическим сопротивлением. Картриджи обладают высокой активностью в целевых реакциях. В отличие от многих других катализаторов, они устойчивы к дезактивации под воздействием серы, механических повреждений и резкого перепада температур. Мы специально проводили сверхжесткие тесты на дезактивацию, которые моделируют аварийные и нештатные режимы эксплуатации: обрабатывали наш катализатор водой, соляным раствором, кипятком и дизельным топливом. Получили более чем обнадеживающий результат — активность катализатора менялась мало и легко восстанавливалась при дальнейшей эксплуатации», — рассказывает младший научный сотрудник отдела технологии каталитических процессов ИК СО РАН Дмитрий Баранов.

Реакция очистки протекает на поверхности частиц платины размером порядка 10 нанометров, расположенных на стеклянных микроволокнах. Особенность катализатора — непривычная геометрическая форма и гибкость носителя, не типичная для большинства известных систем. Благодаря новому методу синтеза ученые смогли значительно повысить активность катализатора.

«Мы разработали оригинальную методику синтеза, при которой платиносодержащий раствор предшественника активного компонента наносится на стеклоткань не традиционной пропиткой, а напылением мелкодисперсных капель, своеобразного «тумана» или «росы». Такой метод позволяет увеличить удельную активность платины более, чем в 1,5 раза», — добавляет ученый.

Для испытаний катализатора ученые создали экспериментальную установку, где тестировали картриджи с воспроизведенной геометрией промышленных каталитических блоков. Это позволило исследовать не только каталитические, но и инженерные свойства систем и их упаковок, что упрощает дальнейший переход от лабораторных исследований к практическому применению.

На фото: Уменьшенная копия промышленного каталитического блока и подложка с нанесенной платиной.