Новые катализаторы удалили оксиды азота из воздуха при низких температурах

Японские ученые разработали низкотемпературный катализатор для удаления оксидов азота (NO_x) из промышленных выхлопов с помощью аммиака при температуре ниже 150 °C Статья об этом появилась в журнале ACS Catalysis.

Оксиды азота образуются при сжигании ископаемого топлива, угля и природного газа. Они являются одной из основных причин смога и кислотных дождей, что делает их удаление из выбросов транспортных средств и предприятий чрезвычайно важным. Ключевой технологией удаления оксидов азота является их реакция с аммиаком посредством селективного каталитического восстановления (СКВ), в процессе которого NO_x обезвреживается путем восстановления до азота и воды.

В частности, известно, что оксиды ванадия, полученные на титане, обладают превосходной селективностью по превращению в азот и успешно применяются в стационарных установках. Однако у таких систем есть существенный минус: они работают при температурах от 200 до 400 ºC. Из-за специфики технологического процесса такой диапазон температур очень сложно поддерживать. Поэтому для хорошего промышленного внедрения очистки воздуха от оксидов азота необходимы материалы, катализирующие реакцию при более низких температурах.

Теперь группа ученых из Токийского столичного университета и Университета Хоккайдо разработала катализатор на основе объемных оксидов ванадия. Оксид ванадия (V) (V₂O₅) — самый стабильный из оксидов ванадия. Но команда успешно синтезировала смесь оксидов ванадия (V) и (IV) — «дефектный» материал, нагревая исходные вещества до 270 ºC.

Ученые обнаружили, что этот «дефектный» катализатор обладал превосходной каталитической активностью при температурах до 100 ºC. При этой температуре скорость, с которой NO_x превращается в безвредный азот, была в 10 раз быстрее, чем при использовании обычных катализаторов на основе оксида ванадия с титаном.

Новый материал продемонстрировал исключительную производительность там, где другие катализаторы не справляются. Улучшение было приписано присутствию ванадия (IV), который создает кислоту Льюиса, принимающую электроны, она способствует реакции оксида азота с аммиаком.

Помимо практического применения в промышленном катализе, группа надеется, что обнаруженные ими механизмы послужат модельной системой для дальнейших научных исследований.

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