Ученые предложили новый подход к созданию эффективных катализаторов получения синтез-газа

Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Химического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова и Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина разработали оригинальную, экспрессную и эффективную методику получения никелата лантана, который является перспективным материалом для создания катализаторов получения синтез-газа.

Сложные оксиды, то есть образованные двумя и более металлами, используются в составе самых разных материалов: катализаторов, сенсоров, магнитных материалов, адсорбентов. Например, одним из наиболее перспективных направлений исследования никелата лантана (LaNiO3) является создание на его основе эффективных и дешевых катализаторов углекислотной конверсии метана в синтез-газ (смесь CO+H2) – важнейший промежуточный продукт промышленного получения водорода, метанола и углеводородов.

Кроме возможности эффективного получения синтез-газа, интерес к углекислотной конверсии метана обусловлен утилизацией углекислого газа и метана – двух наиболее вредоносных парниковых газов. Все это делает развитие методов получения катализаторов на основе никелата лантана актуальной и важной задачей.

Классический метод получения материалов на основе никелата лантана заключается во взаимодействии оксидов лантана и никеля в результате длительного нагрева при температурах порядка 800-900 °С. Ученые заинтересованы в разработке альтернативных, более быстрых и простых методов получения никелата лантана и материалов на его основе.

Такой метод был предложен российскими учеными. В его основе – образование никелата лантана в результате термического разложения координационных соединений, содержащих лантан и никель в соотношении 1:1.

«Преимущество нашего метода заключается в том, что равномерное распределение ионов лантана и никеля по объему обеспечивается уже на этапе получения координационных соединений. Таким образом, задача получения никелата лантана фактически сводится к тому, чтобы “убрать лишнее”, то есть органические фрагменты комплексов, в процессе их термического разложения. Это, в свою очередь, требует гораздо меньших время- и энергозатрат по сравнению с классическим методом. Так, длительность получения никелата лантана по нашей методике сокращена сразу в несколько раз», — прокомментировал старший научный сотрудник Лаборатории магнитных материалов ИОНХ РАН, кандидат химических наук Андрей Гавриков

Еще одним важным преимуществом предложенного метода являются высокие величины удельной поверхности полученных материалов. С учетом высокого, близкого к 100%, содержания никелата лантана, это определяет их высокую каталитическую активность в процессе углекислотной конверсии метана. Так, выходы синтез-газа при использовании новых катализаторов доходят до практически количественных значений (99%), т.е. существенно превышают результаты, полученные при использовании большинства других катализаторов. Кроме того, полученные системы значительно дешевле катализаторов, сопоставимых по эффективности, но содержащих чрезвычайно дорогие благородные металлы — например, родий.

Результаты исследования будут использованы для дальнейшего развития подходов к получению эффективных гетерогенных катализаторов получения синтез-газа и других важных процессов.

Работа поддержана Российским научным фондом (грант № 20-13-00138). Результаты работы опубликованы в журнале Applied Organometallic Chemistry.

• #Химия