Российские ученые создали новые катализаторы на основе сульфидов переходных металлов и оксида алюминия. Эту классическую композицию авторы дополнили высокопористым оксидом кремния — в результате число активных центров катализатора увеличилось. С помощью разработки можно будет очищать моторное топливо от серы и непредельных углеводородов. Результаты поддержанной грантом Российского научного фонда работы опубликованы в журнале Catalysis Today.

Разработанные сотрудниками РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина совместно с коллегами из МГУ имени М.В. Ломоносова и Самарского государственного технического университета катализаторы представляют собой наноструктурированный композитный материал. В основе, как и в классическом варианте, лежит оксид алюминия, но с добавкой упорядоченного высокопористого оксида кремния, благодаря чему значительно увеличивается площадь активной поверхности.

«Разработка новых катализаторов для нефтепереработки критически важна для решения задач импортозамещения. Также она способствует созданию новых наукоемких рабочих мест на отечественных производствах. Наконец, технологии помогут получать более чистые моторные топлива, что улучшит экологию крупных городов», — рассказывает руководитель проекта Александр Глотов.

При сгорании моторного топлива выделяются оксиды, загрязняющие атмосферу, кроме того, попадание серы в почву и водоемы не способствует балансу элемента в живых системах. Очистить топливо помогают катализаторы, ускоряющие процессы удаления серы — гидродесульфуризации — и присоединения к непредельным связям водорода — гидрирования. Чаще всего это сульфиды переходных металлов (молибдена или вольфрама с повышающими активность соединения добавками кобальта и никеля) на оксиде алюминия. Ученые стремятся улучшить такие катализаторы, либо модифицируя активные центры, на которых и протекают химические реакции, либо совершенствуя применяемые носители, на которых находится активная фаза катализатора.

Авторы работы проверили эффективность катализатора в реакциях гидрообессеривания и гидрирования. Оказалось, что использование катализатора на основе наноструктурированного композитного носителя позволяет ускорять целевые реакции примерно в два с половиной раза — по сравнению с катализатором на обычном оксиде алюминия. Это связано с большей дисперсностью активной фазы катализатора, то есть увеличением числа доступных активных центров, на которых и происходят химические превращения.