Новый многообещающий катализатор: исследование выявило устойчивость пентаборида вольфрама к отравлению серой

Важные новости

Новый многообещающий катализатор: исследование показывает Устойчивость пентаборида вольфрама к отравлению серой

Графический реферат исследования. Реакция окисления CO на одной из стабильных поверхностей WB5-x. Фото: Александр Квашнин

Группа исследователей под руководством профессора Александра Квашнина из Центра энергетических переходов Сколтеха опубликовала новую работу о пентабориде вольфрама WB5-x, веществе, которое имеет ряд преимуществ перед традиционными катализаторами.

Ученые определили и исследовали стабильные поверхности кристалла WB5-x и выявили, что новый катализатор не отравлен серосодержащими примесями, а значит, не теряет своей активности.

В качестве катализатора потенциально может быть использован пентаборид вольфрама или сокатализатор в фильтрах для очистки промышленных выхлопных газов, при добыче драгоценных металлов, фотокаталитическом производстве водорода и в других областях. Исследование опубликовано в Scientific Reports.

Ранее учёные совместно с Томским политехническим университетом синтезировали пентаборид вольфрама WB5-x, отработали метод синтеза порошка сверхтвёрдого борида вольфрама и выявили, что синтезированное вещество существенно повышает эффективность реакций по превращению углекислого газа в метан и получению водорода из водный раствор этанола.

«В новой работе мы выяснили, что чем больше бора в соединении, тем лучше его каталитические свойства. Нам это показалось довольно парадоксальным, поскольку, как правило, активными центрами катализатора являются атомы металлов.

< «У нас самый высокий борид вольфрама, то есть среди соединений бора и металла он содержит наибольшее количество бора, поэтому пентаборид вольфрама представляется многообещающим катализатором», — рассказала ведущий автор исследования Александра Радина, Аспирант программы «Материаловедение и инженерия» Сколтеха.

Авторы обнаружили устойчивые поверхности соединения: на одной из них в основном находится бор, на другой — атомы вольфрама. Сравнив их, ученые пришли к выводу, что бор активно участвует как в процессах адсорбции, так и в процессах катализа.

Исследование сделало еще один важный вывод: пентаборид вольфрама не подвержен отравлению серосодержащими соединениями. Это означает, что на его активность не повлияют так называемые контактные яды, к которым относятся вещества, содержащие кислород, серу и ионы металлов.

По словам авторов, отравление катализаторов — большая проблема. Например, нефть очищается от любых соединений серы, но в ней все равно содержится небольшое ее количество, поэтому катализаторы будут работать меньше из-за их отравления.

«Катализаторы на основе благородных и редкоземельных металлов отравляются серосодержащими соединениями, поэтому для нас было важно учесть большое количество молекул газа и их положение на поверхности материала.

«Мы исследовали 10 молекул атмосферных газов, включая CO2. По предварительным данным, наш катализатор не отравлен. «Это существенное преимущество, в дополнение к цене», — сказала Радина.

Дополнительная информация: Александра Д. Радина и др., Теоретическое исследование адсорбционных свойств и реакции окисления CO на поверхностях высших боридов вольфрама, Научные отчеты (2024). DOI: 10.1038/s41598-024-63676-7

Информация о журнале: Научные отчеты

Предоставлено Сколковским институтом науки и технологий

Новости сегодня

Последние новости