Российские физики создали новые нанопорошки
Ученые лаборатории ресурсоэффективных технологий термической переработки биомассы Института экологической и сельскохозяйственной биологии (X-BIO) совместно с коллегами из Томского политехнического университета и Института катализа СО РАН разработали подход, позволяющий преобразовывать сельскохозяйственные отходы в нанопорошки карбида кремния, которые можно применять в качестве электрокатализаторов получения водорода.
Карбид кремния (SiC) — это материал с выдающимися свойствами, такими как высокая твердость, низкая плотность, хорошая износостойкость, отличная механическая и химическая стабильность при высоких температурах. По этой причине SiC уже много лет представляет большой научный интерес и применяется в различных областях.
Nano-SiC обладает недостаточной электропроводностью для промышленных применений в топливных элементах. Для преодоления этих ограничений в катализаторы на основе SiC можно добавлять различные углеродные структуры и металлы платиновой группы.
В связи с этим авторы решали научную задачу, состоящую в разработке новых подходов для получения наноструктур SiC и особенно композитов на их основе, пригодных для применения в качестве электрокатализаторов.
Статья «Композитные нанопорошки карбида кремния, полученные из сельскохозяйственных отходов, как эффективные электрокатализаторы для расщепления воды» ученых Дмитрия Никитина, Ивана Шаненкова, Романа Табакаева (X-BIO), Петра Елецкого (ИК СО РАН), Артура Нассырбаева, Юлии Шаненковой, Дастана Рыскулова, Александра Циммермана, Александра Сивкова (ТПУ) вышла в Journal of Cleaner Production (импакт-фактор журнала 11.1, Q1).
Существуют методы, направленные на получение нано-карбида кремния с использованием отходов различных отраслей промышленности, включая электронику, сельское хозяйство и так далее. Многие подходы основаны на использовании различных сельскохозяйственных и биологических отходов для синтеза нано-SiC. Преимущество растительной биомассы в качестве прекурсора состоит в том, что в нем высокое содержание углерода и диоксида кремния (в шелухе, соломе злаковых растений), которые после термической обработки обеспечивают почти идеальный исходный материал для дальнейшего синтеза с использованием плазмы дугового разряда.
Такие растительные продукты — одни из наиболее распространенных, поскольку ежегодно образуются миллионы тонн сельскохозяйственных отходов (почти 7 150 миллионов тонн рисовой шелухи, 5,5 миллионов тонн овсяной шелухи, от восьми до 13,5 миллионов тонн овсяной соломы). Несмотря на локальные применения, например, для производства удобрений и кормов на их основе, большая часть (около 30 процентов от общей массы такого рода отходов) просто захоранивается без дальнейшей переработки.
Неправильная утилизация приводит к гниению уплотненной биомассы и выбросу значительного количества парниковых газов — 16 процентов выбросов приходится на сельскохозяйственный сектор. Термическая переработка отходов может решить проблемы неправильной утилизации и обеспечить получение углеродного остатка с высоким содержанием кремния. Такой материал может служить основой для дальнейшего одностадийного синтеза карбида кремния.
Ученые получили углеродистые остатки (биоугли) из отобранных видов отходов путем окислительной карбонизации в реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора глубокого окисления при температуре 460 градусов. И в дальнейшем плазмодинамическим методом они синтезировали наноразмерный композитный материал на основе карбида кремния.
Такой подход позволяет формировать нанокомпозит со структурой SiC/C, который можно рассматривать в качестве эффективного сокатализатора для реакции расщепления воды при последующем незначительном модифицировании ионами платины. Показано, что добавление платины в количестве не более пяти массового процента обеспечивает электрокаталитическую производительность, сравнимую с коммерческим образцом платины, и высокую стабильность даже после 1500 рабочих циклов. Помимо этого, ученые отмечают, что рассматриваемый подход — практически CO2-нейтральный, благодаря преимуществам двух примененных методов.
Telegram 
Дзен 
VK Мужчина, отправившийся на утреннюю прогулку на юго-западе Норвегии, случайно сделал крайне редкую и ценную находку — золотое украшение для ножен меча в виде переплетенных между собой змееподобных существ. По мнению ученых, в VI веке нашей эры этот артефакт специально поместили в трещину в скале в качестве подношения богам во времена голода и социальных потрясений.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Канадские исследователи идентифицировали останки четырех членов пропавшей полярной экспедиции Джона Франклина 1845 года, сравнив их ДНК с генетическим материалом современных потомков. Открытие решило полуторавековую загадку с переодетым матросом и помогло восстановить маршрут отступления экипажа по льдам. Выяснилось, что при эвакуации моряки разделились по кораблям, после чего бросили ослабевших товарищей в спасательных шлюпках.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Мужчина, отправившийся на утреннюю прогулку на юго-западе Норвегии, случайно сделал крайне редкую и ценную находку — золотое украшение для ножен меча в виде переплетенных между собой змееподобных существ. По мнению ученых, в VI веке нашей эры этот артефакт специально поместили в трещину в скале в качестве подношения богам во времена голода и социальных потрясений.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно