Сибирские ученые разработали новый способ получения материалов для катализаторов и энергетики - «Экология России»

Специалисты ФИЦ «Институт катализа СО РАН» предложили новый подход к синтезу нанодисперсных керамических материалов на основе церия и циркония со структурой пирохлора. Разработка может найти применение в катализе, энергетике, металлургии и других высокотехнологичных отраслях.

Пирохлор представляет собой упорядоченную кристаллическую структуру, способную эффективно накапливать и отдавать кислород. Благодаря этим свойствам такие материалы востребованы, в частности, при создании автомобильных катализаторов и систем очистки выбросов.

Однако традиционные методы получения пирохлора требуют высоких температур — до 1300–1400 °C. При таком нагреве частицы спекаются между собой, из-за чего резко уменьшается площадь поверхности материала, а вместе с ней и эффективность в каталитических процессах. Обычно удельная поверхность таких материалов не превышает 1 м² на грамм.

Исследователи СО РАН решили эту проблему с помощью углеродной оболочки, которую сами ученые называют «шубой». Во время высокотемпературного синтеза несколько слоев углерода покрывают частицы материала, предотвращая их слипание и сохраняя мелкодисперсную структуру.

В результате ученым удалось получить материал с содержанием фазы пирохлора более 60% и удельной поверхностью 74 м² на грамм, что примерно в 70 раз превышает показатели, достигаемые традиционными технологиями.

По словам старшего научного сотрудника Института катализа СО РАН Владимира Стояновского, именно сочетание высокой дисперсности и структуры пирохлора обеспечивает материалу высокую эффективность по запасанию кислорода и скорости его переноса внутри кристаллической решетки.

Для экологической отрасли подобные разработки представляют особый интерес, поскольку материалы на основе церия и циркония широко используются в системах каталитической очистки промышленных и автомобильных выбросов. Повышение их эффективности позволяет улучшать процессы нейтрализации загрязняющих веществ и снижать нагрузку на окружающую среду.

Следующим этапом работы станет исследование каталитических свойств новых материалов после их модификации металлами платиновой группы в процессах полного окисления.