В ФИЦ «Институт катализа СО РАН» разработали способ переработки трихлорэтилена и токсичных отходов на его основе в углеродные наноматериалы. Этот метод утилизации – альтернатива сжиганию или захоронению, которые вредят экологии. Получаемые углеродные нановолокна можно применять для улучшения свойств полимеров и смазок, а также в качестве носителя катализаторов.
Под микроскопом видны углеродные нановолокна, изготовленные из трихлорэтилена.
Трихлорэтилен — хлорорганическое соединение, используемое для обезжиривания металлов, химчистки тканей, а также в производстве инсектицидов, лекарств, смол и красителей. Это вещество третьего класса опасности, утилизация которого в промышленных масштабах пока не разработана, за исключением сжигания и захоронения. Сжигание трихлорэтилена помимо других веществ выделяет фосген — высокотоксичный газ, загрязняя атмосферу.
В Институте катализа СО РАН исследования ведут по линии идей одного из его основателей. Романа Алексеевича БуяноваРазработан способ получения углеродных наноматериалов из лёгких алифатических углеводородов. Метод адаптирован для разложения хлорорганических соединений. В трубчатом реакторе, где находится катализатор на основе никеля с добавлением промотирующей добавки (молибдена, вольфрама, палладия или олова), нагрев осуществляется до 550–650 °C. Затем смесь трихлорэтилена, аргона и водорода (водород предотвращает блокировку поверхности катализатора хлором) пропускают через установку. В результате образуется углеродный наноматериал в виде нановолокон, а выходящую соляную кислоту нейтрализуют щелочью.
Утилизация отходов с использованием трихлорэтилена исключает образование токсичных соединений. Продукты, такие как соляная кислота и летучие хлоруглеводороды, подходят для внедрения в производственный цикл. Например, технология актуальна для заводов по производству винилхлорида: здесь образуется много хлорорганических отходов, а также требуется соляная кислота. Углеродные нановолокна, получаемые при пиролизе хлоруглеводородов, имеют широкие применения.
Углеродные наноматериалы применяются во многих областях. В настоящее время разрабатываются модифицированные полимерные композиты. Материал также эффективен как адсорбент для очистки воды от хлороароматических загрязнений благодаря высокой удельной поверхности и пористости. Разрабатывается направление применения материала в качестве присадки в смазочные материалы для повышения триботехнических характеристик. Арина Потылицына.
Перспектива использования углеродных материалов в качестве носителя катализаторов интересна для катализа. Ученые предложили объединить получение углеродного носителя и нанесение катализатора. Концепция одностадийного синтеза металл-углеродных композитов, где частицы катализатора закреплены в структуре углеродных нановолокон, активно разрабатывается. Такой способ позволяет создавать композитные системы для электрохимических применений.
Исследователи из ФИЦ «Института катализа СО РАН» предоставили информацию и фотографии.