27 февраля 2023
Ученые ФИЦ «Институт катализа СО РАН» при поддержке Российского научного фонда исследуют платино-титановые катализаторы для нейтрализации аммиака. Существующие катализаторы для процесса окисления аммиака при низкой температуре показывают недостаточно высокую селективность по целевому продукту — молекулярному азоту. Цель ученых ИК СО РАН — выяснить, как можно повысить эту селективность.
Аммиак — значимый продукт для химической промышленности. Его используют для производства удобрений, азотной кислоты, полимеров и т.д. С другой стороны, аммиак — это токсичный газ, который попадает в атмосферу в составе отходящих газов. Нейтрализация аммиака — его окисление до безопасного продукта (молекулярного азота) — важная экологическая задача.
Для окисления аммиака при низких температурах традиционно используют катализаторы на основе платины и оксида алюминия. У них есть минус — низкая селективность по целевому продукту, то есть помимо молекулярного азота образуются оксиды азота. Оксиды азота также токсичны, поэтому их формирования надо избегать.
Ученые Института катализа СО РАН планируют исследовать, как можно повысить селективность получения азота в реакции окисления аммиака. Делать они это будут с помощью модификации поверхности катализатора.
«С точки зрения эффективности процесса нам нужно, чтобы реакция окисления аммиака проходила при температуре ниже 400 °C. Важно, чтобы превращение давало максимальное количество молекулярного азота, а не оксиды азота, которые также могут получаться в ходе этой реакции. В качестве модельного катализатора мы возьмем оксид титана с нанесенной на него платиной. Мы изучим, как модификация кислотно-основных свойств поверхности катализатора влияет на селективность по азоту. Добавляя небольшие количества модификаторов, вольфрама и калия, мы будем следить за изменениями каталитических свойств системы и процесса протекания реакции», — рассказывает научный сотрудник отдела гетерогенного катализа ИК СО РАН, к.х.н. Лидия Кибис
Катализатор окисления аммиака на основе платины и оксида титана
Для исследования полученных катализаторов ученые применят комплекс физико-химических методов исследования. Основным из них будет метод ИК-спектроскопии в режиме in situ. Этот метод позволит наблюдать за изменениями, происходящими на поверхности образцов, непосредственно в ходе протекания реакции.
Лидия Кибис отмечает, что исследование в первую очередь носит фундаментальный характер, но по его результатам ученые смогут дать рекомендации, как усовершенствовать существующие на рынке катализаторы окисления аммиака.
