Инновация в борьбе с загрязнением: новый метод изготовления катализаторов от российских и китайских ученых

Ученые Томского политехнического университета в сотрудничестве с коллегами из Китая представили инновационный метод изготовления высокопроизводительных катализаторов на основе оксидов ванадия, титана и вольфрама, который был опубликован в авторитетном журнале Tungsten. Новые катализаторы предназначены для эффективной очистки газовых выбросов и демонстрируют высокую низкотемпературную денитрифицирующую активность и устойчивость к оксиду серы.

Исследование направлено на борьбу с оксидами азота (NOх), которые являются основными загрязнителями воздуха, приводящими к истощению озонового слоя, фотохимическому смогу и кислотным дождям. Использование катализаторов на основе оксидов ванадия, титана и вольфрама в процессе селективного каталитического восстановления (СКР) позволяет эффективно очищать газовые выбросы от NOх.

Традиционные коммерческие катализаторы рассчитаны на работу при температуре от 300 до 400 градусов Цельсия. Однако выбросы угольных электростанций обычно имеют более низкую температуру и содержат высокие концентрации оксида серы, что снижает эффективность процесса денитрации и вызывает загрязнение катализатора. Новые монолитные сетчатые катализаторы, созданные методом экструзионного формования, решают эти проблемы благодаря своей термической стабильности, устойчивости к оксиду серы и низкотемпературной активности.

Наиболее подходящий метод, позволяющий решить эту проблему, увеличить активную область и обеспечить максимальную функциональность и срок службы монолитных катализаторов на основе оксидов ванадия, титана и вольфрама, еще не разработан. В этом исследовании были использованы методы плазменно-электролитического окисления (ПЭО) и гидротермальной реакции для облегчения роста in situ массивов нанолистов оксида титана, обеспечения сильной адгезии и высокой эффективности компонентов. Затем активные компоненты наносились на поверхность нанолистов методом осаждения.

• Владимир Ан, профессор НОЦ Н.М. Кижнера ТПУ

Исследование показало, что монолитные катализаторы на основе металлических проволок обладают высокой механической прочностью, низким перепадом давления и устойчивостью к засорению пылевыми частицами. Они демонстрируют сильные синергетические эффекты по сравнению с катализаторами на основе керамики, что делает их перспективным решением для очистки газовых выбросов угольных электростанций.

Кроме того, разработанный подход позволяет сократить количество этапов, обычно используемых для получения катализаторов на основе оксидов, ванадия, титана и вольфрама. Таким образом, это более экологичный и простой метод производства высокопроизводительных катализаторов, чье применение, в перспективе, позволит более эффективно очищать газовые выбросы в промышленности.

• Владимир Ан

В исследовании приняли участие сотрудники факультета материаловедения и инженерии Северо-Восточного университета (КНР), Фошаньской высшей школы инноваций Северо-Восточного университета и Научно-исследовательского центра им. Н.М. Кижнера Инженерной школы новых производственных технологий ТПУ.

Источник: Минобрнауки РФ