Группа китайских исследователей из Хайнаньского университета в Хайкоу и Фуданьского университета в Шанхае разработала новый тип катализатора для преобразования углекислого газа в формиат — ценное химическое соединение, которое может использоваться как топливо или промышленное сырье. Главное достоинство полученного катализатора — его способность к самовосстановлению.
В его основе лежит соединение индия и серы, дополненное магнием, который повышает прочность и устойчивость структуры. Обычно подобные материалы при работе деградируют: их кристаллы разрушаются, активные центры теряют эффективность, и катализатор перестает работать. Однако в данном случае китайским ученым удалось добиться устойчивости за счет способности материала восстанавливать свою структуру. Регенерация стала возможной благодаря тому, что вымытые в ходе реакции атомы серы смогли возвращаться обратно, восстанавливая активные участки. Благодаря этому катализатор сохранял высокую эффективность более 200 часов — это выдающийся результат для подобных систем.
В ходе исследования разрабатывались сразу несколько вариантов катализатора: один — из обычного сульфида индия, другой — модифицированный магнием. Но именно последний показал значительно лучшие характеристики. После специальной термообработки при 450°C он стал особенно активным, а в оптимальных условиях обеспечивал плотность тока до 210 мА/см² при выходе формиата до 97,5%.
Эффективность и стабильность материала проверялись в специальной проточной электрохимической ячейке. Для анализа продуктов реакции применялись различные методы, включая спектроскопию, микроскопию и компьютерное моделирование. Расчеты подтвердили, что процесс потери и возвращения атомов серы с энергетической точки зрения возможен и хорошо реализуется в рабочих условиях.
Работа китайских ученых открывает новые возможности для создания долговечных катализаторов, способных эффективно улавливать и перерабатывать CO₂.
