Новосибирские ученые разработали способ получения углеродных наноматериалов из токсичных отходов

Специалисты ФИЦ «Институт катализа СО РАН» разработали процесс каталитической переработки трихлорэтилена и токсичных отходов на его основе в углеродные наноматериалы. Этот способ утилизации – альтернатива сжиганию или захоронению, которые наносят экологии большой вред. Получаемые углеродные нановолокна можно использовать как для улучшения физико-механических свойств полимеров и смазок, так и в качестве носителя катализаторов.

Трихлорэтилен – хлорорганическое соединение, которое применяют как средство для обезжиривания металлов и химчистки тканей, в производстве инсектицидов, лекарств, смол и красителей. Вещество имеет третий класс опасности, и пока нет широко внедренных способов его утилизации в промышленных масштабах, кроме сжигания и захоронения. При сжигании помимо прочих веществ выделяется фосген – высокотоксичный газ, отравляющий атмосферу.

В Институте катализа СО РАН разработали способ получения углеродных наноматериалов из легких углеводородов, основываясь на идеях одного из основателей, Романа Алексеевича Буянова. Этот метод также адаптировали для разложения хлорорганических соединений.

Процесс начинается с нагрева трубчатого реактора, в котором находится катализатор на основе никеля с добавлением других веществ, таких как молибден или палладий, до 550–650 °C. Затем в реактор подают смесь трихлорэтилена, аргона и водорода. Водород помогает избежать блокировки катализатора хлором. В результате получается углеродный наноматериал в виде нановолокон, а образующаяся соляная кислота нейтрализуется щелочью.

Этот способ утилизации отходов трихлорэтилена предотвращает образование токсичных побочных продуктов. Соляная кислота и летучие хлоруглеводороды могут быть использованы в производстве, например, на заводах по производству винилхлорида, где есть много хлорорганических отходов и потребность в соляной кислоте. Углеродные нановолокна могут найти применение в разных областях.

«Мы исследуем множество направлений для использования углеродных наноматериалов. Сейчас работаем над созданием новых полимерных композитов. Наши материалы также хорошо подходят для очистки воды от загрязнений, так как имеют высокую поверхность и пористость. Еще одно направление — добавки в смазочные материалы для улучшения их свойств», — рассказывает младший научный сотрудник Арина Потылицына.

Также ученые рассматривают возможность использования углеродных материалов как носителей катализаторов. Они предложили объединить процесс получения углеродного носителя и нанесение катализатора в одном этапе. Эта концепция уже активно разрабатывается и может быть полезна в электрохимических приложениях.