Новые эффективные металл-углеродные катализаторы парового риформинга этанола на основе биметаллических наночастиц Co-Ru. Этап 3 (Заключительный)

Предложено четыре новых метода формирования биметаллических наночастиц Co-Ru, закрепленных на углеродном носителе на основе карбонизованного полиакрилонитрила. Проведены исследование и сравнение структуры и каталитических свойств полученных металл-углеродных нанокомпозитов. Все синтезированные нанокмпозиты показали высокую эффективность в реакции парового риформинга этанола для получения водорода. Показано, что наиболее энергоэффективный метод синтеза биметаллических наночастиц, иммобилизованных в углеродном носителе, приводит к формированию такой структуры металл-углеродных нанокомпозитов, которая обеспечивает наибольшую их каталитическую активность при получении водорода из этилового спирта. Так, выход водорода составил 5,6 моль H2 / моль спирта при 550 °C. Конверсия этанола составила 99%. Синтез таких металл-углеродных нанокомпозитов ИК-ПАН-Co-Ru-а28 осуществлялся путем пиролиза прекурсора на основе полиакрилонитрила и ацетилацетонатов кобальта и рутения в присутствии гидроксида калия под действием ИК-излучения. Особенностью данного метода является одновременное формирование биметаллических наночастиц Co-Ru и высокопористого углеродного носителя. Установлено влияние содержания металла на пористость углеродного носителя и размер металлических частиц. Так, снижение первоначальной загрузки металлов с 10 до 1% масс. приводит к увеличению удельной площади поверхности углеродного носителя с 1725 до 2059 м2/г. Продемонстрировано преимущество биметаллических катализаторов над монометаллическими наночастицами Co и Ru. Так, в случае использования монометаллических наночастиц кобальта выход водорода составил 2,3 моль H2 / моль спирта, а наночастицы рутения показали выход 1,8 моль H2 / моль спирта. Разработанный метод синтеза нанокомпозитов обеспечивает сокращение времени приготовления катализаторов как за счет сведения стадий формирования металлических наночастиц, углеродного носителя и его активацию в одну, так и за счет применения ИК-излучения для температурной обработки.