.jpg)
Ученые Центра компетенций Национальной технологический инициативы "Водород как основа низкоуглеродной экономики" на базе Института катализа СО РАН исследовали использование низших спиртов для реакций переноса водорода. Они раскрыли механизм их влияния на состояние активных центров никелевых металлических катализаторов. Полученные данные принципиально важны для понимания допустимых границ применения катализаторов реакций переноса водорода и разработки соответствующих технологий запасания и транспортировки данного газа.
Спирты часто рассматривают в качестве перспективных доноров водорода. Их активность неоднократно доказана, они просты в обращении и безопасны для транспортировки, в отличие от газообразного водорода. Дополнительным преимуществом является возможность получения спиртов из растительной биомассы, что делает процесс экологически чистым.
Для извлечения водорода из спиртов можно использовать дешевые никелевые катализаторы, обладающие высокой активностью. Но эти катализаторы могут терять свою активность под действием реакционной среды и условий процесса. Ученые Института катализа СО РАН открыли универсальный механизм, в соответствии с которым первичные спирты, такие как метанол, этанол и 1-пропанол, отравляют катализатор, а с вторичным спиртом процесс протекает эффективно.
Удалось выяснить, что от первичных спиртов отделяется молекула монооксида углерода, из-за чего катализатор не способен эффективно работать. Такие вторичные спирты, как 2-пропанол, в свою очередь, позволяют проводить реакцию переноса водорода, а, следовательно, процесс гидрирования. Эти данные важны для использования спиртов в качестве источника водорода и проведения реакций гидрирования.
Научный сотрудник отдела физико-химических методов исследования на атомно-молекулярном уровне Института катализа СО РАН кандидат химических наук Николай Нестеров рассказал, что при работе с первичными спиртами никелевые катализаторы претерпевают фазовые превращения. Так, формируется фаза карбида никеля, а также значительно увеличивается размер каталитически активных частиц металлического никеля, что практически полностью дезактивирует катализатор. Работа с вторичными спиртами не приводит к перестройке никелевого катализатора, и он сохраняет свою активность в ходе процесса.
По словам руководителя отдела физико-химических методов исследования на атомно-молекулярном уровне, заместителя директора Института катализа СО РАН, доктора химических наук Олега Мартьянова, эта работа стала ярким примером синергизма идей и знаний специалистов из областей органической химии, катализа и физических методов исследования.
Полученные результаты подтверждают принципиальную важность использования комплекса взаимодополняющих методов исследования, когда появляется возможность одновременно получать информацию о состоянии катализаторов и превращениях, которые реализуются в ходе химического процесса.
