Катализаторы помогают очищать воздух от оксидов азота (NOx), которые наносят вред окружающей среде и вызывают истощение озонового слоя, фотохимический смог и кислотные дожди.

Катализаторы на основе оксидов ванадия, титана и вольфрама активно используются для очистки дымовых газов угольных электростанций. Большинство таких катализаторов рассчитаны на работу при температуре 300–400 °С. Но температура газовых выбросов угольных электростанций обычно ниже 300 градусов, а также в них содержится много оксида серы. Из-за этого снижается эффективность очистки и возникают побочные эффекты, которые загрязняют катализатор и вызывают коррозию оборудования.

При производстве катализаторов важно обеспечить термическую стабильность, устойчивость к оксиду серы и низкотемпературную активность.

Исследования в основном касаются модификации порошковых катализаторов. Между тем монолитные катализаторы, созданные с помощью экструзионного формования, более удобны для применения. Еще большими преимуществами обладают монолитные катализаторы на основе металлических проволок. Они отличаются высокой механической прочностью, хорошей теплопередачей, низким перепадом давления и устойчивостью к засорению частицами пыли. Но особенности их поверхности создают проблемы при покрытии и часто требуют предварительной обработки для увеличения шероховатости.

Проблема, связанная с увеличением активной области и обеспечением функциональности и срока службы монолитных катализаторов на основе оксидов ванадия, титана и вольфрама, пока не решена.

В этом исследовании использовались методы плазменно-электролитического окисления (ПЭО) и гидротермальной реакции для роста массивов нанолистов оксида титана. Это обеспечило сильную адгезию и эффективность компонентов. Затем активные компоненты наносились на поверхность нанолистов методом осаждения, — говорит профессор ТПУ Владимир Ан, один из авторов статьи.

Исследования показали, что новые монолитные сетчатые катализаторы эффективно используют активные компоненты и демонстрируют сильные синергетические эффекты по сравнению с керамическими катализаторами. Они обладают высокой устойчивостью к оксиду серы и отличной способностью очищать газ от азота при низких температурах.

Ученый добавляет, что новый метод производства таких катализаторов сокращает количество этапов и является более экологичным. Это позволит эффективнее очищать промышленные газовые выбросы.

В исследовании участвовали сотрудники нескольких подразделений Северо-Восточного университета (КНР), а также ученые из ТПУ.

Результаты исследования опубликованы в журнале Tungsten.