Учёные создали новый метод синтеза метана из углекислого газа
Химики из Швейцарской высшей технической школы Цюриха совершили значительный прорыв в области разработки катализаторов для "зелёной" химии, создав инновационную структуру с атомарно разрешёнными металлическими центрами на поверхности оксида гафния (HfO₂). Результаты их исследования опубликованы в престижном журнале Nature Nanotechnology.
Метанол, ключевой компонент химической промышленности, играет фундаментальную роль в производстве пластмасс и альтернативного топлива. Переход к синтезу метанола из возобновляемых источников энергии и углекислого газа (CO₂) имеет стратегическое значение для декарбонизации и устойчивого развития химической отрасли.
Ранее была разработана масштабируемая технология преобразования CO₂ и водорода в метанол с использованием катализатора на основе оксида индия (In₂O₃) с добавлением палладия. Этот катализатор демонстрирует высокую энергоэффективность в синтезе чистого метанола и воды. Однако его производительность и стабильность могут быть существенно повышены путём оптимизации структуры активных центров.
Недавно был достигнут значительный прогресс: учёные создали катализатор с одноатомной структурой. В этой архитектуре атомы индия расположены одиночно на поверхности оксида гафния (HfO₂). Такая структура значительно отличается от традиционных каталитических систем, где металлические частицы состоят из сотен атомов. Экспериментальные данные демонстрируют значительное повышение эффективности синтеза метанола из CO₂ по сравнению с наночастицами индия.
Исследователи разработали методы точного и контролируемого нанесения атомов индия на поверхность оксида гафния, обеспечивая стабильность катализатора. В одном из тестов материалы подвергались высокотемпературной обработке до 2000–3000 °C с последующим быстрым охлаждением, при этом атомы индия сохраняли своё положение.
Новая технология позволяет проводить химические реакции в экстремальных условиях, таких как температуры до 300 °C и давления, в 50 раз превышающие атмосферное, что необходимо для синтеза метанола из CO₂ и водорода.
Таким образом, представленная разработка представляет собой важный вклад в развитие катализаторов для "зелёной" химии и открывает новые перспективы для устойчивого синтеза химических соединений, минимизируя негативное воздействие на окружающую среду, сообщает progorodsamara.ru.
