В Южной Корее разрабатывают дешевый медный катализатор, позволяющий получить метанол из углекислого газа с селективностью в 70%
- KOREA HERALD
- 5 июл.
- 2 мин. чтения
Корреспондент Гу Бон Хёк
- Совместная исследовательская группа с участием UNIST, Университета Сонгюнгван и Университета Ёнсе
- Повышение эффективности метанолизации углекислого газа с помощью медного катализатора
Исследователи UNIST, проводившие данное исследование. Профессор Рю Чжон Ги (слева), доктор Ким Хён Ву и исследователь Пак Су Хван [Предоставлено UNIST]
Южнокорейские исследователи разработали технологию преобразования углекислого газа (CO₂) в метанол с помощью дешевого медного катализатора.
26 июня исследовательская команда во главе с профессором Рю Чжон Ги из факультета энергии и химического инженерии Ульсанского института науки и технологии (UNIST) совместно с командой во главе с профессором Ким Чон Сун из Университета Сонгюнгван и командой во главе с профессором Сон Алоисиус из Университета Ёнсе объявила о разработке медного катализатора, преобразующего углекислый газ в метанол.
Метанол является сырьем для производства основных химических продуктов, таких как пластик и синтетические волокна, а также легко хранится и транспортируется в жидком состоянии, поэтому в последнее время он привлекает внимание как источник энергии, например, для хранения и транспортировки водорода и как сырье для топливных элементов. Производство метанола из углекислого газа позволяет сократить выбросы углерода, но в процессе реакции в него попадают такие вещества, как водород, поэтому он должен проходить процесс очистки.
Разработанный исследовательской группой медный катализатор позволяет получать только метанол, без побочных продуктов. Селективность метанола, то есть способность выделять только целевое вещество, достигает 70%, что является самым высоким показателем среди катализаторов на основе меди и сопоставимо с характеристиками дорогостоящих катализаторов из драгоценных металлов. Селективность обычных медных катализаторов составляет от 10 до 30%.
Этот катализатор имеет плотную структуру, в которой пирофосфат меди (Cu₂P₂O₇) и чистая металлическая медь идеально сочетаются друг с другом. Благодаря этой структуре подавляется конкурирующая реакция образования водорода, позволяя выборочно производить только метанол.
Обычно создать такую композитную структуру довольно сложно, но исследователи легко справились с этой задачей, используя разряд литиевой батареи. При пропускании тока через электроды, как при разряде батареи, часть пирофосфата меди, содержащегося в электродах, восстанавливается до чистой меди, и в результате образуется композитная структура, в которой два вещества естественным образом смешиваются в одной частице. Материалы электродов, за исключением катализатора, можно легко удалить, промыв водой.
Изготовление высокоэффективного катализатора сложной структуры с использованием процесса разряда батареи [Предоставлено UNIST]
Еще одним важным открытием данного исследования является то, что эта реакция протекает по пути, отличному от ранее известных способов. Обычно метанол образуется через оксид углерода (CO), но этот катализатор сначала образует муравьиную кислоту (HCOOH), а затем преобразует ее в метанол. Это может стать основой для разработки нового катализатора синтеза метанола, а также значимым подсказкой для расширения понимания пути синтеза метанола.
«Метанол является важным промышленным сырьем и источником энергии, потребление которого во всем мире составляет более десятков миллионов тонн в год. Данная технология, обеспечивающая высокую селективность и плотность тока с помощью дешевой меди, может способствовать ускорению наступления эпохи «ресурсизации углерода», когда на заводах углекислый газ будет сразу превращаться в полезные ресурсы» - сказал профессор Рю Чжон Ги.
«Благодаря тому, что катализатор был легко получен с использованием принципа разряда батареи, он имеет большой потенциал для промышленного применения. В будущем мы планируем расширить его применение в реальных процессах за счет увеличения площади электродов и интеграции в единую систему» - отметил он.
Результаты исследования опубликованы 20 мая в международном научном журнале «Advanced Materials».
Комментарии