Российские ученые исследуют пентаборид вольфрама — перспективный катализатор

Ученые Сколковского института науки и технологий под руководством профессора Александра Квашнина продолжают изучать пентаборид вольфрама WB_5-x — перспективный катализатор или сокатализатор в фильтрах для очистки промышленных выхлопных газов, добычи драгоценных металлов, фотокаталитического получения водорода. Как сообщает пресс-служба вуза, установлено, что новый катализатор не отравляется серосодержащими примесями, а значит, не теряет своей активности. О чем идет речь?

Ранее учёные синтезировали сам пентаборид вольфрама WB_5-x, затем доработали метод синтеза порошка сверхтвёрдого борида вольфрама совместно с Томским политехническим университетом и выявили, что синтезированное вещество в разы повышает эффективность реакций по превращению углекислого газа в метан и по получению водорода из водного раствора этанола. Новое исследование показало, что чем больше бора в соединении, тем лучше его каталитические свойства.

«Это показалось нам довольно парадоксальным, потому что, как правило, активные центры катализатора – атомы металлов. У нас высший борид вольфрама, то есть в ряду соединения бора и металла он содержит наибольшее количества бора, поэтому пентаборид вольфрама представляется перспективным катализатором, — прокомментировала Александра Радина, первый автор исследования, аспирант Сколтеха.

Были найдены стабильные поверхности соединения: у одной сверху преимущественно бор, у другой – атомы вольфрама. После их сравнения сделаны выводы о том, что бор является активным участником как процессов адсорбции, так и катализа.

Еще одним существенным выводом стал факт, что пентаборид вольфрама не подвержен отравлению со стороны серосодержащих соединений. То есть на его активность не смогут повлиять так называемые контактные яды, к числу которых относят вещества, содержащие кислород, серу, ионы металлов. По словам авторов, отравление катализаторов является большой проблемой (нефть очищают от любых соединений с серой, но в ней всё равно остаётся небольшое её количество, поэтому катализаторы будут работать меньшее количество времени из-за их отравления). Как пояснили исследователи, катализаторы на основе благородных и редкоземельных металлов отравляются серосодержащими соединениями, поэтому было важно рассмотреть большое число молекул газов и их положений на поверхности материала. «Было рассмотрено 10 молекул атмосферных газов, в том числе СО2. По предварительным данным, наш катализатор не отравляется. Это весомое преимущество, помимо цены», — отметили в Сколтехе.

Иллюстрация (вверху): Схематическое изображение реакции окисления CO на одной из стабильных поверхностей пентаборида вольфрама WB_5-x. Источник: Александр Квашнин