Китайские ученые из Института химической физики в Даляне нашли способ сделать этот процесс дешевле и эффективнее.

Результаты опубликованы в издании Nature Catalysis.

Ученые создали новый катализатор на основе кобальта и кремния — CoS-1. В отличие от традиционных решений, где используются драгоценные металлы, этот материал состоит из доступных компонентов и при этом работает даже лучше промышленных аналогов. Его производительность — 9,7 кг пропилена на килограмм катализатора в час, что выше, чем у стандартного PtSn/Al₂O₃.

Как его сделали? Смешали соли кобальта, силикаты, органический шаблон и воду, затем нагрели до 180 °C. После прокаливания и промывки азотной кислотой получили структуру, где каждый атом кобальта находится в идеальном положении — без лишних примесей, которые могли бы снижать активность.

Почему он так хорошо работает? Компьютерное моделирование показало, что гибкая структура цеолита облегчает отрыв водорода от пропана. Эффект связан с энтропией — молекулы внутри пор движутся так, что энергетический барьер реакции становится даже ниже, чем у платины. Правда, из-за того, что пропану нужно проникнуть в узкие каналы, начальная скорость реакции чуть ниже, чем у Pt₃Sn.

Но главное преимущество — стабильность. Обычно катализаторы быстро покрываются нагаром, но здесь пропилен почти не задерживается на поверхности, что резко снижает образование кокса.

Польза исследования

• Экономия ресурсов — замена платины на кобальт снизит себестоимость пропилена.
• Экология — меньше зависимости от нефти, потенциально меньший углеродный след.
• Практическое применение — технология масштабируема и уже превосходит промышленные аналоги.

Хотя результаты впечатляют, остается вопрос с масштабированием. Гидротермальный синтез и многократная промывка кислотой — не самые простые процессы. Если производство окажется дорогим, преимущества перед платиной могут сойти на нет.

Ранее ученые заявили, что содержание платины в катализаторах сократят в 4 раза — без снижения эффективности.