Новые эффективные металл-углеродные катализаторы парового риформинга этанола на основе биметаллических наночастиц Co-Ru. Этап 1.

Проект направлен на разработку новых методов синтеза эффективных катализаторов реакции парового риформинга этанола для получения водорода. В ходе выполнения проекта предложены три подхода к формированию металл-углеродных наноматериалов, характеризующихся присутствием биметаллических наночастиц Co-Ru, распределенных в углеродном носителе на основе полиакрилонитрила (ПАН). Во всех предложенных способах формирования металл-углеродных нанокомпозитов при нагреве использовалось ИК-излучение, которое значительно сокращает время пиролиза, карбонизации и активации и обеспечивает необходимые структуру и функциональные свойства материалов при выдержке в течение 2 мин при заданной температуре. Исследованы особенности фазообразования металлических наночастиц и углеродной структуры при пропитке активированного углерода на основе ПАН, при одновременном формировании углеродной матрицы и биметаллических наночастиц и при пост-активации металл-углеродных нанокомпозитов. Установлено, что оптимальным диапазоном температуры активации является 700-800 °С. Установлено влияние присутствия металла на формирование пористой углеродной структуры. Так, присутствие кобальта, способного графитизировать углерод в процессе совместного пиролиза ПАН и соединений металлов, способно препятствовать образованию высокопористого носителя. Установлено, что в ходе одновременного формирования углеродного носителя и восстановления металлов, кобальт и рутений образуют наночастицы твердого раствора. Все три способа оказались эффективными для создания активных металл-углеродных катализаторов парового риформинга этанола для производства водорода. Впервые проведена пост-активация металл-углеродного нанокомпозита на основе карбонизованного ПАН и биметаллических наночастиц Co-Ru в присутствии гидроксида калия под действием ИК-излучения. Выход водорода на катализаторе ИК-ПАН-Co-Ru-800 составил 4,5 моль H2/моль спирта. Пост-активация аналогичного нанокомпозита привела к увеличению выхода водорода до 5,21 моль H2/моль спирта. Область применения результатов работы – водородная энергетика, катализ. Степень выполнения поставленных задач – поставленные задачи выполнены.