Учёные нашли дешёвую замену платине для производства химикатов и переработки пластика

Повседневные товары, от пластика до моющих средств, производятся с использованием катализаторов из драгоценных металлов, таких как платина. Учёные из Рочестерского университета продвинулись в создании более доступной и устойчивой альтернативы — карбида вольфрама.

Основная сложность в применении карбида вольфрама заключалась в том, что его атомы могут образовывать множество различных фаз, и не было чёткого понимания, какая из них наиболее эффективна для катализа. Исследователи под руководством доцента Марка Порософфа преодолели эту проблему, научившись контролируемо создавать наночастицы карбида вольфрама нужной фазы непосредственно в химическом реакторе.

В исследовании они идентифицировали конкретную фазу — β-W₂C, которая показала высокую эффективность в реакции превращения углекислого газа в важные прекурсоры для химикатов и топлива. По мнению команды, после доработки эта фаза может стать столь же эффективной, как платина, но без её высокой стоимости и ограниченных запасов.

В другом исследовании карбид вольфрама был применён для гидрокрекинга пластиковых отходов, например, полипропилена из бутылок. Оказалось, что правильная фаза карбида вольфрама обладает металлическими и кислотными свойствами, идеальными для расщепления полимерных цепей. Он не только дешевле платиновых катализаторов, но и более чем в 10 раз эффективнее для этой задачи, открывая новые возможности для переработки пластика и создания экономики замкнутого цикла.

Ключом к этим достижениям также стала новая методика точного измерения температуры на поверхности катализаторов, разработанная учёными. Традиционные методы давали усреднённые данные с погрешностью от 10 до 100 градусов Цельсия. Новая оптическая техника позволяет точно контролировать температуру, что критически важно для воспроизводимости экспериментов и эффективного совмещения нескольких реакций, например, экзотермической и эндотермической.

Эта работа может изменить подход к исследованиям в области катализа, делая их более точными и надёжными.