Ученые из Института катализа Сибирского отделения (СО) РАН создали катализаторы для производства изобутилена — популярного компонента для химической промышленности. В основе разработки лежит использование оксида циркония, который долгое время был известен лишь как носитель катализаторов, а не как ускоритель реакций сам по себе.
Изобутилен является сырьем для производства растворителей, аэрозолей, хладагентов и полимеров. На сегодняшний день для его производства используются катализаторы на основе платины или хрома. Однако платиновые катализаторы отличаются дороговизной, а хромовые — высокой токсичностью.
Альтернативой является оксид циркония — бесцветные кристаллы с температурой плавления 2715 °C, которые при использовании в качестве ускорителей химических реакций не требуют использования носителя. Оксид циркония проявляет активность — готовность к вступлению в химические реакции — за счет «кислородных вакансий»: чем больше активных центров дегидрирования (отщепления молекул водорода), тем активнее он работает.
На первом этапе исследования авторы синтезировали системы с увеличенным числом «кислородных вакансий», а затем запустили реакцию дегидрирования изобутана. Выход конечного продукта из исходного вещества составил 45 % — это один из самых высоких результатов, описанных в современной научной литературе.
«Лазером катализатор пока еще никто не синтезировал. Мы занимаемся дизайном наноматериалов, и собираем и разбираем наши системы как кубики. Мы решили попробовать испарить материал в восстановительной атмосфере и создать как можно больше нужных нам кислородных вакансий. И это дало результат: очень большой рост активности катализатора, полученного в атмосфере гелия и водорода», — цитирует Институт катализа СО РАН одного из авторов исследования Александра Нашивочникова.
