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, например, разрабатывают новые фильтрующие технологии. Ученые ФИЦ "Институт катализа СО РАН" создали структурированные картриджи на основе стеклянных микроволокон и наночастиц платины. Их преимущества перед другими системами заключаются в гибкости, высокой активности и стабильности, а также устойчивости к аварийным условиям.
Младший научный сотрудник отдела технологии каталитических процессов ФИЦ "Институт катализа СО РАН" Дмитрий Баранов рассказал о возможности создания структурированных картриджей на основе разработанных катализаторов. Они отличаются эффективностью массообмена и низким гидравлическим сопротивлением. Картриджи также 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.
Ученые специально проводили сверхжесткие тесты на дезактивацию, которые моделируют аварийные и нештатные режимы эксплуатации, обрабатывали катализатор водой, соляным раствором, кипятком и дизельным топливом. В результате активность катализатора менялась мало и легко восстанавливалась при дальнейшей эксплуатации.
Реакция очистки протекает на поверхности частиц платины размером порядка 10 нанометров, расположенных на стеклянных микроволокнах. Особенности катализатора заключаются в непривычной геометрической форме и гибкости носителя, не типичной для большинства известных систем.
Благодаря новому методу синтеза ученые смогли значительно повысить активность катализатора. Они разработали оригинальную методику синтеза, при которой платиносодержащий раствор предшественника активного компонента наносится на стеклоткань не пропиткой, а напылением мелкодисперсных капель, своеобразного тумана или росы. Такой метод позволяет увеличить удельную активность платины более чем в 1,5 раза.
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.
