Ученые разработали высокоэффективный катализатор для переработки древесных отходов в топливо

Ученые из Института нефтехимического синтеза имени А.В. Топчиева РАН (Москва), Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) и Южного федерального университета (Ростов-на-Дону) разработали простой метод получения рутениевых катализаторов.

Традиционно пористый материал-носитель пропитывают раствором соли металла, и после удаления жидкости наноразмерные частицы рутения склонны слипаться. Чтобы избежать этого, авторы предложили механохимический подход, при котором исходные реагенты смешивают напрямую без использования растворителей. Для этого потребовалось применить достаточно простое синтезируемое соединение с металлом — трикарбонил рутения. В результате рутениевые кластеры равномерно заполнили поры носителя, и после термической обработки получился высокоактивный катализатор.

Чтобы проверить, как работает полученный катализатор, исследователи с его помощью гидрировали гваякол — один из основных продуктов переработки древесины. Новый катализатор оказался до 60% активнее и стабильнее образцов, полученных классическим методом пропитки. Более того, он обеспечил 100% эффективность переработки сырья. Это значит, что весь гваякол оказался очищен от избытка кислорода.

Однако наиболее важным открытием стало то, что ученые нашли способ восстанавливать любые рутениевые катализаторы, которые ранее уже использовались и потеряли свою активность. Для этого к материалу при повышенной температуре и давлении нужно лишь добавить синтез-газ — смесь угарного газа и водорода. При такой обработке катализаторы с крупными частицами рутения восстанавливают свою активность вплоть до 100%. Авторы подчеркивают, что этот подход может позволить восстанавливать аналогичные катализаторы на основе никеля, железа, родия и других металлов. Эффективность такого подхода основана на том же механохимическом подходе, когда получают рутениевые частицы размером меньше нанометра из трикарбонила рутения, который образуется после обработки катализаторов синтез-газом.