Академия

      Разработан экологичный способ получения углеродных наноматериалов из токсичных отходов

      Разработан экологичный способ получения углеродных наноматериалов из токсичных отходов

      Рубрика Исследования

      Специалисты ФИЦ «Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН» разработали процесс каталитической переработки трихлорэтилена и токсичных отходов на его основе в углеродные наноматериалы. Этот способ утилизации — альтернатива сжиганию или захоронению, которые наносят экологии большой вред. Получаемые углеродные нановолокна можно использовать как для улучшения физико-механических свойств полимеров и смазок, так и в качестве носителя катализаторов.

      Трихлорэтилен — хлорорганическое соединение, которое применяют как средство для обезжиривания металлов и химчистки тканей, в производстве инсектицидов, лекарств, смол и красителей. Вещество имеет третий класс опасности, и пока нет широко внедрённых способов его утилизации в промышленных масштабах, кроме сжигания и захоронения. При сжигании помимо прочих веществ выделяется фосген — высокотоксичный газ, отравляющий атмосферу.

      В ИК СО РАН, продолжая идеи одного из его основателей члена-корреспондента РАН Романа Алексеевича Буянова, разработали способ получения углеродных наноматериалов из лёгких алифатических углеводородов, а затем адаптировали данную методику для разложения хлорорганических соединений. Сначала трубчатый реактор, где помещён катализатор на основе никеля с добавлением промотирующей добавки (молибдена, вольфрама, палладия или олова), нагревают до 550–650 °C.  Затем через установку пропускают смесь трихлорэтилена, аргона и водорода (водород предотвращает блокировку поверхности катализатора хлором). В результате получается углеродный наноматериал в виде нановолокон, а образующуюся соляную кислоту на выходе из реактора нейтрализуют щёлочью.

      Нановолокна рихлорэтиленаНановолокна рихлорэтилена

      Предложенный способ утилизации отходов на основе трихлорэтилена позволяет избежать образования побочных токсичных соединений, а такие продукты, как соляная кислота и летучие хлоруглеводороды, можно внедрить в производственный цикл. Например, особенно перспективной предложенная технология может стать для заводов по производству винилхлорида, где образуется большое количество хлорорганических отходов и есть потребность в соляной кислоте. Углеродные нановолокна, получаемые в процессе пиролиза хлоруглеводородов, могут найти широкое применение. 

      «Существует много направлений, где можно использовать углеродные наноматериалы. Сейчас мы работаем над созданием модифицированных полимерных композитов. Также наш материал оказался перспективным адсорбентом для очистки воды от хлорароматических загрязнений — он обладает высокой удельной поверхностью и пористостью. Ещё одно разрабатываемое направление — присадки в смазочные материалы для улучшения триботехнических показателей», — рассказывает соавтор разработки, младший научный сотрудник отдела материаловедения и функциональных материалов ИК СО РАН Арина Потылицына.

      Интересная для катализа перспектива — использовать углеродные материалы в качестве носителя катализаторов. Исследовали предложили совместить стадию получения углеродного носителя и этап нанесения катализатора. Концепция одностадийного синтеза металл-углеродных композитов, где частицы катализатора закреплены в структуре углеродных нановолокон, уже активно разрабатывается. Подобные композитные системы можно будет использовать, например, в электрохимических приложениях.

      Источник: ИК СО РАН.

      Новости Российской академии наук в Telegram →Новости Российской академии наук в Telegram →