Разработанный учеными НИИ химии Университета Лобачевского полупроводник со структурой перовскита преобразует энергию солнца в химическую, существенно упрощая очистку нефти от серосодержащих соединений, которые вредят оборудованию нефтезаводов и снижают качество нефтепродуктов.
Нижегородские химики разработали новый способ очистки нефти с помощью энергии солнца / ©Getty images
Специальный полупроводник с вольфрамом и молибденом активируется обычным солнечным светом, в то время как его аналог – диоксид титана начинает работать только под действием ультрафиолета, используя лишь пять процентов солнечной энергии.
Ученые лабораторий неорганических материалов и технологии высокочистых материалов разработали более простой состав полупроводника, научились синтезировать его в одну стадию, без потери эффективности, а также установили, что введение молибдена в состав фотокатализатора Bi2WO6 увеличивает активность соединения, расширяя диапазон поглощения видимого света.
«Наши двухлетние исследования фотокатализа направлены на поиск альтернативного способа удаления сернистых соединений из жидких углеводородов и очистки воды от органических соединений. В отличие от каталитического гидрообессеривания, которое проходит в очень жестких условиях, наш процесс идет при комнатной температуре и атмосферном давлении. Это значительно повышает энергоэффективность очистки от соединений серы», — рассказал один из авторов разработки, сотрудник НИИ химии ННГУ имени Н. И. Лобачевского Артем Белоусов.
По словам ученых, полученный твердый раствор с вольфрамом и молибденом можно использовать в лесохимической промышленности для очистки сульфатного скипидара, содержащего более 1000 ppm серы.
«Как правило, от сернистых соединений избавляются с помощью кислотно-щелочной очистки. Это сказывается на жестких требованиях к оборудованию и приводит к образованию трудноутилизируемых сточных вод. С помощью солнечной энергии и нашего фотокатализатора эти процессы также можно упростить, сделать их более безопасными и экологичными», — сообщил Артем Белоусов.
В будущем ученые планируют оптимизировать условия получения фотокатализаторов и усилить их полезные свойства. «Соединения серы мы удаляли с использованием пероксида водорода в качестве окислителя. Перспективно провести окисление серосодержащих примесей обычным кислородом воздуха и исследовать процесс фотокаталитического обессеривания на дизельном топливе или сульфатном скипидаре», – сообщил Артем Белоусов.
Исследования проводятся при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. Результаты опубликованы в журнале Processes. Разработки ученых ННГУ направлены на решение одной из задач стратегического проекта «Фундаментальные основы технологий будущего» – одного из четырех стратпроектов программы развития Университета Лобачевского, ставшего победителем в треке «Исследовательское лидерство» программы «Приоритет 2030»: использование солнечной энергии для инициирования химических процессов и инженерия новых материалов для их реализации.
