Разработанный учёными 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.
Специальный полупроводник с вольфрамом и молибденом активируется обычным солнечным светом, в то время как его функциональный аналог — диоксид титана — начинает работать только под действием ультрафиолета, используя лишь 5% солнечной энергии.
Учёные из 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 жёстких 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 им. Н.И. Лобачевского Артём Белоусов.
По словам учёных, полученный твёрдый 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 Артём Белоусов.
В будущем учёные планируют оптимизировать условия получения фотокатализаторов и усилить их полезные свойства.
«Соединения серы мы удаляли с использованием пероксида водорода в качестве окислителя. — добавил Артём Белоусов. — Перспективно провести окисление серосодержащих примесей обычным кислородом воздуха и исследовать процесс фотокаталитического обессеривания на дизельном топливе или сульфатном скипидаре».
Исследования проводятся при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. Результаты опубликованы в журнале Processes.
