Специалисты ФИЦ «Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН» синтезировали биметаллические модельные катализаторы на основе палладия. Используя синхротронное излучение, исследователи показали, что при определенных внешних условиях биметаллическую частицу можно модифицировать и за счет этого добиться более высокой активности катализатора с сохранением селективности. Благодаря новым знаниям об этих системах можно улучшить, например, процесс производства этилена.

Младший научный сотрудник отдела физико-химических методов исследования Института катализа СО РАН Максим Андреевич Панафидин успешно защитил кандидатскую диссертацию по теме «Изучение адсорбционно-индуцированной сегрегации на модельных Pd-Ag/ВОПГ и Pd-In/ВОПГ катализаторах методами РФЭС и СТМ».

«Мы синтезировали биметаллические системы, которые моделируют реальные катализаторы, и исследовали их методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии с использованием синхротронного излучения. Оказалось, что различные металлы по-разному распределяются по глубине частиц в зависимости от условий протекания реакции. Использование синхротронного излучения позволило нам понять, как ведет себя катализатор и как он работает в реакции. Другими методами такого результата достичь бы не удалось», – рассказывает Максим Панафидин.

По его словам, подбирая условия предварительной обработки катализатора, можно по-разному изменять частицу. Если подобрать оптимальные условия, то такой катализатор станет более активным, а селективность останется на прежнем уровне.

К примеру, если предварительно обработать палладий-серебряный катализатор монооксидом углерода при температуре до 150 градусов, то палладий начинает выходить на поверхность биметаллической частицы и активность катализатора повышается. Такой катализатор используется в процессе получения этилена, который необходим для производства хорошо известного всем полиэтилена.

В палладий-индиевых катализаторах можно менять структуру с помощью обработки в кислороде. В этом случае происходит частичное разложение исходной биметаллической частицы и образуется металлический палладий и оксид индия, и такие катализаторы также являются более активными, чем исходные.

Изучение модельных катализаторов проводили в Центре синхротронных исследований BESSY II в Берлине. Напомним, ФИЦ «Институт катализа СО РАН» является головной организацией в проекте создания Сибирского кольцевого источника фотонов, с помощью которого такие работы можно будет осуществлять и под Новосибирском.

Источник: Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН / Наука в Сибири.