Ученые
из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Химического
факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова и
Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина разработали
оригинальную, экспрессную и эффективную методику получения никелата лантана,
который является перспективным материалом для создания катализаторов получения
синтез-газа. Работа поддержана Российским научным фондом (грант № 20-13-00138).
Результаты работы опубликованы в журнале Applied Organometallic
Chemistry.
Сложные
оксиды – оксиды, образованные двумя и более металлами – используются в составе
самых различных материалов, например, катализаторов, сенсоров, магнитных
материалов и адсорбентов. Например, одним из наиболее перспективных направлений
исследования никелата лантана (LaNiO3)
является создание на его основе эффективных и дешевых катализаторов
углекислотной конверсии метана в синтез-газ (смесь CO+H2)
– важнейший промежуточный продукт промышленного получения водорода, метанола и
углеводородов.
Помимо
возможности эффективного получения синтез-газа, огромный интерес к процессу углекислотной
конверсии метана обусловлен утилизацией углекислого газа и метана – двух наиболее
вредоносных парниковых газов. Поэтому дальнейшее развитие методов получения катализаторов
на основе никелата лантана является актуальной и важной задачей.
Классический
метод получения материалов на основе никелата лантана заключается во взаимодействии
соответствующих индивидуальных оксидов лантана и никеля в результате
длительного нагрева при температурах порядка 800-900 °С. В связи с этим особое
значение приобретает разработка альтернативных, более экспрессных и простых методов
получения никелата лантана и материалов на его основе.
Именно
такой подход был предложен российскими учеными. В его основе – образование никелата
лантана в результате термического разложения координационных соединений, содержащих
лантан и никель в заданном соотношении (1:1).
Исследование
комментирует старший научный сотрудник Лаборатории магнитных материалов ИОНХ
РАН, кандидат химических наук Андрей Гавриков: «Преимущество нашего метода
заключается в том, что равномерное распределение ионов лантана и никеля по
объему обеспечивается уже на этапе получения координационных соединений. Таким
образом, задача получения никелата лантана фактически сводится к тому, чтобы
“убрать лишнее”, то есть органические фрагменты комплексов, в процессе их
термического разложения. Это, в свою очередь, требует гораздо меньших время- и
энергозатрат по сравнению с классическим методом. Так, длительность получения никелата
лантана по нашей методике сокращена сразу в несколько раз.
Важным
преимуществом предложенного метода, помимо простоты и экспрессности, являются
высокие величины удельной поверхности полученных материалов. С учетом высокого,
близкого к 100%, содержания никелата лантана, это определяет их высокую
каталитическую активность в процессе углекислотной конверсии метана. Так,
выходы синтез-газа при использовании новых катализаторов доходят до практически
количественных значений (99%), т.е. существенно превышают аналогичные величины,
полученные при использовании большинства других катализаторов. Важнейшим
преимуществом полученных систем является их низкая стоимость по сравнению с
катализаторами, сопоставимыми по эффективности, но содержащими чрезвычайно
дорогие благородные металлы (например, родий).
Результаты
исследования будут использованы для дальнейшего развития подходов к получению
эффективных гетерогенных катализаторов получения синтез-газа и других важных
процессов.
Источник:
Andrey V. Gavrikov, Andrey B. Ilyukhin, Ekaterina V. Belova, Alexey D.
Yapryntsev, Alena V. Khrushcheva, Alexey S. Loktev. New simple La-Ni complexes as efficient precursors for
functional LaNiO3-based ceramics. Applied Organometallic Chemistry,
2021. DOI: 10.1002/aoc.6519. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aoc.6519
Схема. Получение
эффективных каталитически активных систем на основе LaNiO3
из координационных соединений лантана и никеля.