09.09.2025 г.
Катализаторы с оксидом марганца показали эффективность в нейтрализации выхлопов

Разработки российских учёных обеспечивают окисление загрязнителей уже при 180℃

Учёные Федерального исследовательского центра «Институт катализа СО РАН» разработали новые катализаторы для снижения токсичности выбросов дизельных двигателей. Специалистам удалось добиться высокой активности и устойчивости систем при более низкой концентрации драгоценных металлов, чем в используемых на рынке образцах.

По данным исследователей, в России ежегодно в атмосферу выбрасывается около 5 млн тонн вредных веществ от автотранспорта, включая углеводороды, оксид углерода, оксиды азота, сажу и диоксид серы. При правильной работе катализаторов эти соединения преобразуются в воду, углекислый газ в небольших количествах и молекулярный азот.

Современные нейтрализаторы для автомобилей обычно производят на основе керамических блоков, покрытых алюмооксидом с нанесёнными наночастицами платины и палладия. Концентрация этих металлов в стандартных системах составляет около 1 грамма на литр катализатора, что является значительной величиной. В промышленности существует потребность в снижении этого показателя без потери эффективности.

В Институте катализа СО РАН исследуют возможность усиления каталитической активности за счёт комбинации платины и палладия с оксидом марганца. Учёные установили, что при добавлении 5% оксида марганца в алюмооксидное покрытие содержание платины можно снизить до 0,17 г/л, а палладия — до 0,17–0,35 г/л, сохранив при этом высокую эффективность.

Эксперименты показали, что уже при содержании платины 0,17 г/л температура, необходимая для 50-процентной конверсии бутана, составила около 350. Этот показатель сопоставим с катализатором, в котором содержание платины в шесть раз выше, но отсутствует оксид марганца. При увеличении доли платины до 1 г/л рабочая температура снижается до 270℃.

— По сравнению с промышленным образцом, хорошие каталитические характеристики в нейтрализации токсичных компонентов отработанных газов показывает даже платиновый катализатор после добавления оксида марганца. В результате синергетического эффекта можно снизить содержание платины в 1.5 раза (с 1 до 0.7 г/л), и еще больше при замещении платины палладием. При 180℃ платино-палладиевый катализатор обеспечивает уже 50% превращения углеводородов (пропана/пропена) и 90% превращения монооксида углерода — то есть начинает окислять еще до достижения оптимального рабочего режима дизельного двигателя. Промышленный катализатор в этих же условиях начнет работать только при температуре порядка 250℃, — отметила старший научный сотрудник отдела гетерогенного катализа ИК СО РАН, к.х.н. Светлана Яшник.

Разработанный катализатор прошёл тест на устойчивость при температуре 750℃ в течение семи часов в присутствии водяного пара. Результаты показали более высокую эффективность в окислении углеводородов и оксида углерода, а также в восстановлении оксидов азота по сравнению с существующими образцами.

Испытания в сотрудничестве с промышленным предприятием подтвердили результативность системы. Исследователи планируют продолжить работу, варьируя содержание активных и модифицирующих компонентов, а также изучая физико-химические свойства катализаторов.

https://nia.eco/2025/09/09/107812/