Химик РУДН предложил новый катализатор для синтеза топлива

Развитие водородной энергетики невозможно без методов безопасного хранения и генерации водорода. Муравьиная кислота — нетоксичный и высокостабильный источник водорода, Н2 и СО2 выделяются при разложении кислоты на свету на наночастицах катализаторов, роль которых играют соединения платины, палладия и других дорогостоящих металлов. Химики решили проверить, какие продукты фотоокисления муравьиной кислоты будут получаться, если использовать в роли катализатора значительно более дешевый слоистый аморфный оксид титана.

Химики провели реакцию окисления муравьиной кислоты при различных условиях — при разной температуре (от 25 до 60 оС) и различном количестве катализатора из аморфного оксида титата (от 5 до 20 мг), с применение различных растворителей (вода, этанол, метанол и другие). Результаты экспериментов показали, что реакция быстрее всего протекает при ультрафиолетовом облучении, в воде и при комнатной температуре с получением только CО2 и Н2О. В продуктах не был обнаружен водород и еще один продукт окисления — монооксид углерода, который отравляет любой катализатор фотоокисления. Образование именно таких продуктов связано с некристаллической структурой катализатора. В работе авторы предложили механизм фотоокислительного процесса и прописали элементарные стадии.

Авторы также выявили, что виологен улучшает качество катализатора, потому что генерирует пары электрон-протон в фотокатализе и тем самым увеличивает время жизни катализатора. Катализатор может быть легко переработан и повторно использован по меньшей мере в четырех циклах без видимой потери активности.

Ученые внесли вклад в развитие фундаментальной химии, изучив новый механизм превращения муравьиной кислоты. Результаты данного исследования позволят в будущем минимизировать риски и издержки в практическом использовании данного типа катализатора в новых разработках.

Статья в журнале ChemCatChem.