Двухмерный катализатор упростил синтез аммиака

Yoshiaki Nishibayashi

Исследователи из США разработали метод синтеза аммиака, который является одновременно экологически чистым и менее затратным. Статья об исследовании была опубликована в Journal of the American Chemical Society.

Аммиак — один из самых важных в промышленности газов, который используется для производства большого числа химических веществ. За создание катализатора, который ускоряет эту реакцию, в 1918 году немецкий химик Фриц Габер получил Нобелевскую премию. С тех пор ученые со всего мира стремятся повысить эффективность катализаторов для этого процесса.

Ученым из Университета Райса и Брукхейвенской национальной лаборатории удалось создать более эффективный катализатор, который основан на двумерном дисульфиде молибдена. Исследователи модифицировали поверхность этого материала, удалив с нее атомы серы и заменив часть молибдена кобальтом.

Авторы исследования стремились создать катализатор, имитирующий естественные процессы, в ходе которых живые клетки превращают атмосферный азот в аммиак. Именно поэтому они взяли за основу дисульфид молибдена, который хорошо связывается с молекулярным азотом. Моделирование показало, что замена некоторых атомов молибдена кобальтом повысит каталитическую активность соединения в реакции синтеза аммиака.

Легированный кобальтом дисульфид молибдена

Lou Group/Rice University

Затем ученые подтвердили расчетные результаты в лаборатории. Они выращивали дефектные слои дисульфида молибдена на углеродной поверхности и затем легировали полученный материал кобальтом. При пропускании электрического тока через материал ученым удавалось получить более 10 граммов аммиака в час с применением всего 1 килограмма катализатора.

По словам авторов работы, пока что эффективность процесса не сопоставима с промышленно используемыми катализаторами. Но исследователи планируют повысить его эффективность, вводя в материал атомы других элементов вместо кобальта. Также ученые утверждают, что разработанную ими каталитическую платформу можно использовать и для ускорения других промышленно важных процессов.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.