Ученые из Омского центра новых химических технологий ИК СО РАН при поддержке Российского научного фонда исследуют биметаллические катализаторы на основе серебра и меди, чтобы найти альтернативу дорогостоящим и относительно нестабильным катализаторам, содержащим палладий и платину, которые используются для окисления монооксида углерода. Эта тема актуальна для Омска, где угарный газ является одним из ключевых загрязняющих веществ.
Монооксид углерода представляет собой токсичный газ без цвета и запаха, который образуется при неполном сгорании топлива. Его вдыхание в высокой концентрации может привести к тяжелым отравлениям и угрожает жизни человека. Доля выбросов CO в 2025 году составила 30% от общего объема опасных веществ.
Проблема загрязнения атмосферы актуальна для крупных городов с промышленными предприятиями и большим количеством транспорта. В Омске периодически фиксируются разовые выбросы угарного газа, превышающие предельно допустимую концентрацию.
Обычно монооксид углерода 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. Они планируют 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.
Поверхность диоксида титана, используемого в качестве подложки, содержит большое количество дефектов, 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 исследовании используется ряд методов, включая электронный парамагнитный резонанс. Ученые планируют изучить кислородные вакансии и активные формы кислорода, которые будут фиксировать специальными спиновыми ловушками и молекулами-зондами. Предполагается установить корреляции между количеством активных частиц и каталитической активностью.
Это позволит получить фундаментальные данные о работе медно-серебряных систем, необходимые для синтеза активных и эффективных катализаторов окисления монооксида углерода.
