Группа китайских исследователей из Хайнаньского университета в Хайкоу и Фуданьского университета в Шанхае разработала новый тип катализатора для преобразования углекислого газа в формиат. Это ценное химическое соединение может использоваться как топливо или промышленное сырье. Главным достоинством полученного катализатора является его способность к самовосстановлению.
В основе инновационной разработки лежит соединение индия и серы, дополненное магнием, который повышает прочность. Обычно подобные материалы при работе деградируют, их кристаллы разрушаются, активные центры теряют эффективность, а катализатор перестает работать. Однако в данном случае китайским ученым удалось добиться устойчивости за счет способности материала восстанавливать свою структуру. Регенерация стала возможной благодаря тому, что вымытые в ходе реакции атомы серы смогли возвращаться обратно, восстанавливая активные участки. Таким образом, катализатор сохранял высокую эффективность более 200 часов, что представляет собой выдающийся результат для подобных систем.
В ходе исследования разрабатывались два варианта катализатора. Один был из обычного сульфида индия, а другой модифицировали магнием, и именно он показал значительно лучшие характеристики. После специальной термообработки при 450 oC модифицированный катализатор стал особенно активным, а в оптимальных условиях он обеспечивал плотность тока до 210 мА/см2 при выходе формиата до 97,5%.
Эффективность и стабильность материала проверялись в специальной проточной электрохимической ячейке. Для анализа продуктов реакции применялись различные методы, включая спектроскопию, микроскопию и компьютерное моделирование. Расчеты подтвердили, что процесс потери и возвращения атомов серы с энергетической точки зрения возможен и хорошо реализуется в рабочих условиях.
Исследование китайских ученых открывает новые перспективы создания долговечных катализаторов, способных эффективно улавливать и перерабатывать CO2.
