Гопкали́т ( англ. hopcalite ) — катализатор , на котором монооксид углерода (CO) окисляется кислородом воздуха до диоксида углерода . Состоит, как правило, из смеси оксида марганца(IV) и оксида меди(II) (классический гопкалит), а также с добавками оксида серебра и оксида никеля(III) (т. н. гопкалит I) .

Получение

Хотя обычно катализаторы на основе гопкалита получают путём прокаливания однородных смесей оксидов и карбонатов , для производства гопкалитов в лабораторных и промышленных масштабах чаще всего применяются различные методы, такие как механическое перемешивание тонкодисперсных оксидов металлов, соосаждение из растворов их солей, термическое разложение смесей нитратов и карбонатов металлов, одностадийный синтез посредством пиролиза пламенным распылением из органических и неорганических веществ-предшественников. Также описаны наноразмерные гопкалитные катализаторы .

Хотя катализаторы на основе гопкалита использовались на практике в течение десятилетий, многие вопросы относительно механизма их действия всё ещё остаются открытыми. Это связано с их сложной структурой, затрудняющей получение информации об активных центрах и механизмах катализа и дезактивации. Предлагалась модель, в которой механизм действия объясняется адсорбцией монооксида углерода и кислорода на поверхности оксидов металлов с образованием комплекса [CO ₃ ] :

CO _(газ) = CO _(адс.) ,

O _{2 (газ)} = O2 _(адс.) ,

CO _(адс.) + O2 _(адс.) = [CO ₃ ] _(адс.) .

Далее происходит реакция комплекса с избытком адсорбированного CO:

CO _(адс.) + [CO ₃ ] _(адс.) = 2CO _{2 (газ)} .

Применение

Гопкалит находит широкое применение в средствах индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) и средствах коллективной защиты. Долгое время гопкалит применялся при производстве дополнительных патронов ДП-1 для фильтрующих противогазов . Дополнительный патрон ДП-1 получили широкую известность под названием "гопкалитовый патрон". В настоящее время выпуск дополнительных патронов ДП-1 прекращен. Тем не менее, гопкалит по-прежнему широко распространен при производстве СИЗОД. На его основе разработаны и серийно производятся комплекты фильтров специальных ПЗУ-ПК, комбинированных фильтров ВК 450 и большое количество разнообразных промышленных фильтров марки SX(CO) для фильтрующих противогазов; фильтрующие самоспасатели , предназначенные для использования в условиях пожаров, такие как: ГДЗК-EN, ГДЗК-У, ГДЗК-А и другие, а также фильтрующие самоспасатели для горнорабочих СПП-4. Также гопкалит применяется в приборах для контроля над содержанием монооксида углерода (CO) в помещениях. Действие приборов основано на регистрации теплоты, выделяющейся при каталитическом окислении монооксида углерода (CO) до диоксида углерода (CO ₂ ). Водяные пары отравляют катализатор . Для защиты от паров воды вводят дополнительный фильтр-осушитель , например, на основе силикагеля .

Хотя в основном гопкалит используется для катализа превращения CO в CO ₂ , он также иногда применяется для очистки газовой смеси от окиси этилена и других летучих органических соединений, а также озона . Кроме того, гопкалит катализирует окисление различных органических соединений при повышенных температурах (200–500 °C).

Также имеются данные по применению гопкалита в качестве стабилизатора состава газовой среды в CO ₂ -лазерах .

Производство в Российской Федерации

В Российской Федерации существует только одно предприятие, осуществляющее производство гопкалита — ОАО "Электростальский химико-механический завод имени Н. Д. Зелинского", расположенное в городе Электростали Московской области.

См. также

• Абсорбентная трубка
• Противогаз
• Гетерогенный катализ
• Изолирующий дыхательный аппарат
• Отравление угарным газом

Примечания