Сотрудники Губкинского университета в составе коллектива разработали новые катализаторы, позволяющие очистить моторное топливо от серы и непредельных углеводородов

Сотрудники Губкинского университета совместно с коллегами из МГУ имени М.В.Ломоносова и СамГТУ разработали новые катализаторы на основе сульфидов переходных металлов и оксида алюминия, дополненных высокопористым оксидом кремния, за счет чего было увеличено число активных центров катализатора. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Catalysis Today.

Проблема экологии в настоящее время – возможность сохранить баланс окружающей среды в условиях интенсивного технического прогресса. Благодаря новым технологиям открываются возможности получать более экологически чистые моторные топлива с меньшим содержанием сернистых соединений, которые при сгорании превращаются в оксиды, соединяющиеся в атмосфере с водой и выпадающие на землю в виде кислотных дождей. Кроме того, попадание серы в почву и водоемы негативно сказывается на балансе экосистем. Однако существуют способы очистки (гидрооблагораживания) моторных топлив с помощью катализаторов, ускоряющих процессы удаления серы – гидродесульфуризации – и присоединения к непредельным связям водорода – гидрирования. Чаще всего в качестве катализаторов выступают сульфиды переходных металлов (молибдена или вольфрама с повышающими активность соединения добавками кобальта и никеля) на оксиде алюминия. Ученые стремятся улучшить такие катализаторы, модифицируя активные центры, на которых и протекают химические реакции, совершенствуя применяемые носители, на которых находится активная фаза катализатора.

Разработанные новые катализаторы представляют собой наноструктурированный композитный материал. В основе которого, как и в классическом варианте, лежит оксид алюминия, но с добавкой упорядоченного высокопористого оксида кремния, благодаря чему значительно увеличивается площадь активной поверхности.

Авторы работы охарактеризовали свойства разработанных катализаторов при помощи широкого набора современных физико-химических методов исследования: низкотемпературной адсорбции азота (для определения текстурных характеристик катализатора), термопрограммируемой десорбции аммиака (для определения кислотных свойств носителя), методов просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (для описания активной фазы). Кроме того, специалисты проверили эффективность катализатора в реакциях гидрообессеривания и гидрирования.

Использование катализатора на основе наноструктурированного композитного носителя позволяет ускорить целевые реакции примерно в 2,5 раза по сравнению с катализатором на обычном оксиде алюминия. Это связано с большей дисперсностью активной фазы катализатора, то есть увеличением числа доступных активных центров, на которых происходят химические превращения.

gubkin.ru