Предложен новый метод синтеза метана из углекислого газа

Фото из открытых источников

Химикам Швейцарской высшей технической школы Цюриха удалось совершить прорыв в разработке катализаторов для «зеленой» химии. Они создали структуру с изолированными атомами металла, рассказывает публикация в журнале Nature Nanotechnology.

Метанол остаётся ключевым сырьем для пластмасс и топлива, играя важную роль в постепенном отказе от ископаемых ресурсов. Использование «зеленой» энергии его производства даст возможность сделать процесс климатически нейтральным, позволяя превращать атмосферный CO₂ в полезную продукцию.

Ранее научное сообщество уже сообщало о появлении масштабируемой технологии, позволяющей успешно превращать CO₂ и водород в метанол. Основывается данный подход на применении химического катализатора на базе оксида индия и небольшого объёма палладия, генерирующего, кроме побочного продукта — воды ещё и чистый метанол.

Новым достижением ученых стало создание катализатора с одноатомной структурой. От привычных аналогов, в которых металлы образуют частицы из сотен атомов, его отличает то, что здесь активные атомы (здесь - индий) закрепляются поодиночке на поверхности оксида гафния. Эксперимент доказал, что в случае с изолированными атомами индия на оксиде гафния происходит более эффективный синтез метанола из CO2, чем при применении индия в формате наночастиц, что содержат много атомов.

Для целенаправленного закрепления отдельных атомов индия на поверхности оксида гафния командой исследователей разработаны несколько методов синтеза. Одним из главных достоинств разработки является особая структура материала подложки, обеспечивающая атомам стабильную среду.

В одном из тестов в условиях производства исходные материалы сжигались в пламени при температуре от 2000 до 3000 °C, а потом быстро охлаждались. Индий стабильно оставался на поверхности.

Химики в этих экспериментах показали, что при новой технологии возможны реакции, для которых требуются высокие температуры и давление. Так, для синтеза метанола из CO2 и водорода нужна температура до 300 °C и давление, в 50 раз больше атмосферного.