Учёные впервые увидели, как наночастицы палладия превращают метан в синтез-газ

Атомные изображения структур и интерфейсов PdO (красный) и Pd (синий) с соответствующей иллюстрацией поверхности катализатора (справа) и микрореактора в электронном микроскопе (слева). Автор: TU Wien

Международная группа исследователей из Венского технологического университета и Национального университета Сингапура впервые смогла наблюдать в реальном времени процесс преобразования метана в синтез-газ с помощью наночастиц палладия. Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Science.

Синтез-газ (смесь водорода и монооксида углерода) широко используется в промышленности. Традиционно его получают методом парового риформинга, но более энергоэффективной альтернативой является частичное окисление метана. Главная сложность — избежать полного окисления до CO₂ и воды.

Учёные использовали высокоразрешающую просвечивающую электронную микроскопию (operando TEM) в сочетании с масс-спектрометрией и компьютерным моделированием. Это позволило наблюдать каталитический процесс на атомном уровне.

Графическая абстракция. Автор: Advanced Science (2025). DOI: 10.1002/advs.202507303

Исследование показало, что наиболее эффективное преобразование метана происходит не на чистом палладии или его оксиде, а на границе между этими двумя фазами. Палладий отвечает за дегидрирование метана до углерода и водорода, а палладий-оксид окисляет углерод до CO.

«Две фазы выполняют разные задачи, — объясняет профессор Гюнтер Руппрехтер. — Наиболее эффективный катализ происходит именно в пограничных областях между палладием и оксидом палладия».

Это открытие может помочь в разработке более эффективных катализаторов для промышленного производства синтез-газа из метана.