Nature Chemistry: Созданы карбиды молибдена, эффективно преобразующие CO2

Карбиды молибдена — перспективная альтернатива катализаторам на основе благородных металлов в гетерогенном катализе. Однако традиционные методы их получения отличаются сложностью процессов, жёсткими условиями синтеза и высоким энергопотреблением.

Кроме того, карбиды Mo подвержены окислению и дезактивации, что мешает их широкому применению.

Исследовательская группа под руководством профессора Сунь Цзяня из Даляньского института химической физики Китайской академии наук разработала простую стратегию создания карбидных катализаторов Mo для эффективной конверсии CO₂.

Исследователи создали катализатор MoO₃ с помощью метода пиролиза распылением в пламени (FSP). В результате получилась уникальная структура, которая способствует науглероживанию в ходе реакции RWGS. Так образуются устойчивые к окислению активные участки оксикарбида Mo (MoOxCy).

Катализатор показал отличную активность и стабильность. При температуре 600 °C скорость производства СО составила 17,5 мольгакат-1 ч-1 со 100% селективностью по СО. После 2 000 часов работы дезактивации катализатора не наблюдалось. Это говорит о его большом потенциале для промышленного применения.

Дальнейшие исследования показали, что реакция RWGS происходит на поверхности карбидов Mo. Активные участки реакции — это ненасыщенные виды MoOxCy. Они поддерживают динамическое равновесие в атмосфере восстановления, науглероживания и окисления, предотвращая сильную дезактивацию.

Исследователи предложили новый путь углеродного цикла в реакции RWGS. Он более благоприятен, чем традиционный окислительно-восстановительный путь. Новый путь способствует диссоциации H₂ через виды COH. Это дополнение к окислительно-восстановительному механизму усиливает конверсию CO₂ в карбидах Mo и улучшает каталитические характеристики.

Профессор Сун говорит, что исследование предлагает недорогую и энергоэффективную стратегию разработки карбидов Mo в качестве катализаторов. Это позволит использовать каталитические системы на основе Mo для утилизации CO₂.

Результаты опубликованы в издании Nature Chemistry.

09.09.2024