Физикохимия поверхности, адсорбция и катализНИР

Physical chemistry of surface, adsorption and catalysis

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Физикохимия поверхности, адсорбция и катализ
Результаты этапа: Работы, запланированные по ГБТ в 2021 г., выполнены полностью Полученные результаты актуальны и характеризуются высоким научным потенциалом. Потенциал практического применения:катализатор по олигомеризации бутан-бутиленовой фракции внедрен на АО "Газпромнефть - МНПЗ", идет его совершенствование. Высокий потенциал внедрения имеют разработанные методики синтеза цеолитов MEL и MWW, а также процесса метатезиса для получения пропилена. Материалы на основе наноструктурированного углерода и продуктов переработки отходов сельскохозяйственного производства демонстрируют широкие перспективы практического использования. Опытные образцы испытаны в качестве эффективных носителей катализаторов гидрирования, в т.ч. и в сверхкритических условиях, сорбентов для очистки газов и жидкостей. Разработана методика использования полученных систем в качестве компонентов электродных масс устройств хранения и преобразования энергии на ООО «Глобал СО»
2 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Физикохимия поверхности, адсорбция и катализ
Результаты этапа: Работы, запланированные по ГБТ в 2022 г., выполнены полностью Полученные результаты актуальны и характеризуются высоким научным потенциалом, о чем свидетельствует тот факт, что из опубликованных статей 52% опубликованы в журналах из ТОР 50 по версии Web of Science. Актуальность исследований также подтверждается тем, что в 2022 году по темам разрабатываемых исследований были защищены 3 кандидатские диссертационные работы. Полученные результаты характеризуются высокой новизной, о чем свидетельствуют публикации в научной литературе, в том числе в высокорейтинговых журналах, а также апробация на международных и российских конференциях. В работе по НИР принимали участие 39 человек, из них 11 докторов наук, 42 кандидата наук, 11 аспирантов. Из них Иванова И.И., Колягин Ю.Г., Попов А.Г., Смирнов А.В., Нестеренко П.Н.., Касьянов И.А., Булыгина А.И., Засухин Д.С., Никифоров А.И. , Савилов С.В., Локтева Е.С., Голубина Е.В., Каплин И.Ю., Архипова Е.А., Иванов А.С., Маслаков К.И., Черняк С.А., Данчевская М.Н., Холодкова А.А., Ивакин Ю.Д. имеют публикации в высокорейтинговых журналах Q1 по WoS и Scopus. Оценка качества результатов. Из опубликованных статей 32% опубликованы в журналах из ТОР 50 по версии Web of Science в том числе в Materials Today IF 24,372, J. of Catalysis IF 8.047, Functional Materials Letters IF 8,49, Microporous and Mesoporous Materials IF 5,876, J. Chromatogr. A IF 4.601, Molecules IF 4.927, Applied Surface Science IF 6,7 , Materials – Science Engeneering IF-8,8 Уровень научного и научно-технического сотрудничества. Работы в рамках выполнения госбюджетной темы в 2022 г. велись в сотрудничестве с ИНХС РАН, по грантам РФФИ (№ 20-03-00587, 20-33-90108\20, 20-03-00584аб), РНФ (№ 19-73-10160, 20-13-00203) хоздоговора 60/21 с ООО «Сканворд» а также в рамках международного сотрудничества с Белоруссией и Германией по грантам РФФИ 20-53-0025 Bel-a и РНФ 21-43-04406 соответственно. РНФ (№21-43-0023, №18-13-00217- П, № 22-23-00445. Президента РФ №075-15-2022-392, МК №075-15- 2022-399, РФФИ №20-33-90065.
3 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Физикохимия поверхности, адсорбция и катализ
Результаты этапа: В работе по НИР в 2023 году принимали участие 84 человека (63 человека – научные сотрудники и профессорско-преподавательский состав и 21 человек – инженерно-вспомогательный состав), из них 11 докторов наук, 42- кандидата наук, 11 аспирантов. Доля исследователей в возрасте до 39 лет в численности исполнителей темы составляет 60%. Иванова И.И., Колягин Ю.Г., Попов А.Г., Костюков И.А., Засухин Д.С., Федосов Д.А.., Жолобенко В.Л., Волгин Ю.В., Лузанова В.Д., Нестеренко П.Н., Савилов С.В., Локтева Е.С., Маслаков К.И., Голубина Е.В., Чернавский П.А., Архипова Е.А., Богдан В.И., Иванов А.С., Холодкова А.А., Суслова Е.В. имеют публикации в высокорейтинговых журналах Q1 и Q2 по WoS и Scopus. Из опубликованных статей 49% опубликованы в журналах из ТОР 50 по версии Web of Science в том числе в Current opinion in green and sustainable chemistry – IF 9,3. Analytica Chimica Acta - IF 6,9, Microporous and Mesoporous Materials IF - 5,2, Plants - IF 4,5, Crystal Growth and Design IF 3,8, Catalysts IF- 3,9, Molecules IF -4.9, Symmetry IF- 2.9. Applied Surface Science IF- 6,5. ACS Applied Energy Materials IF -6,4. Nanomaterials - IF - 5,3. Journal of Molecular Liquids – IF- 6,0, Journal of Alloys and Compounds – IF- 6,2, По результатам работы получены 2 патента на изобретение. Синтезирована первая опытно-промышленная партия отечественного нанокристаллического цеолита структуры MFI для изготовления на его основе катализатора олигомеризации бутан-бутиленовой фракции для процесса, внедренного на АО "Газпромнефть - МНПЗ". Высокий потенциал внедрения имеют разработанные методики парофазного синтеза цеолитов BEA, MEL, а также процесса метатезиса пропилена. Предложен оптимальный состав электролита для получения суперконденсаторов с электродами на основе активированных углей, полученных из золы рисовой шелухи. При этом удалось повысить удельную емкость.Полученный результат позволяет рационально использовать сельскохозяйственные отходы для снижения вредного воздействия на окружающую среду, и одновременно создавать высокоэффективные устройства хранения энергии. Работы в рамках выполнения госбюджетной темы в 2023 г. .проводились в сотрудничестве с ИНХС РАН, по грантам РНФ (№23-73-00005, 20-13-00203), хоздоговора 60/23 с ООО «Сканворд» а также в рамках международного сотрудничества с Германией по гранту РНФ 21-43-04406, Грантов РНФ - 21-43-00023;- 22-23-00445 Грантов Президента МК –1003-2022.13/075-15-2022-399; МК -4402.2022.1.3,/075-15-2022-399. Стипендии Президента Российской Федерации молодым ученым и аспирантам (СП-2828.2022.1)
4 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Физикохимия поверхности, адсорбция и катализ
Результаты этапа: Изучено влияние мольного отношения Si/Al на физико-химические и каталитические свойства цеолитов структурных типов MEL и MFI. Показано, что с ростом мольного отношения Si/Al, что степень кристалличности растёт, но размер и морфология кристаллов сохраняются. Проведены каталитические испытания полученных цеолитов в процессах олигомеризации бутан-бутиленовой фракции для определения стабильности работы катализаторов. Установлено, что стабильность работы с увеличением Si/Al возрастает. Сравнение же цеолитов MEL и MFI при прочих равных условиях не выявило влияния особенностей структуры на стабильность работы катализаторов. Исследовано влияние закономерностей парофазного синтеза силикоалюмофосфатов SAPO-11, разработана методика синтеза с различной влажностью прекурсора. Исследованы каталитические свойства силикоалюмофосфатов, полученных методом парофазной кристаллизации, в процессе гидроконверсии н-гексадекана, показана их эффективность в данном процессе. Разработан новый подход к получению Sn-содержащего цеолита структурного типа BEA методом парофазной кристаллизации прекурсора с остаточной влажностью. Показано, что после 37 часов синтеза образуется фазовочистый высококристалличный цеолит Sn-BEA с размером кристаллов 5-8 мкм, отношением Si/Sn=150 и объемом микропор около 0.2 см3/г. Исследование кинетики кристаллизации Sn-BEA показало, что отношение Si/Sn остается постоянным на протяжении всего времени синтеза. Форма кинетической кривой зависимости объема микропор от времени совпадает с кинетической кривой зависимости степени кристалличности от времени, при этом индукционный период отсутствует. Установлено, что введение низкотемпературной (100 °С) стадии синтеза способствует уменьшению размера кристаллов Sn-BEA до 7 мкм в результате интенсификации процессов зародышеобразования. С использованием ИК-спектроскопии адсорбированного пиридина изучена кинетика встраивания олова в структуру цеолита. Было установлено, что после 176 часов синтеза достигается максимальное встраивание олова и составляет 126 мкмоль/г. Показано, что «закрытые» центры могут преобразовываться в «открытые» в процессе гидролиза. С использованием ЯМР-ВМУ-спектроскопии твердого тела на ядрах 119Sn было установлено, что встраиваемость олова в структуру растет на протяжении синтеза до 176 часов. В спектрах наблюдаются сигналы атомов олова, относящихся к I, II и III группам, причем наибольшая встраиваемость осуществляется в позиции Т5-Т7. Каталитические свойства полученных образцов исследованы в реакции восстановления циклогексанона изопропанолом по механизму Меервейна–Пондорфа–Верлея и получения ε-капролактона из циклогексанона по механизму Байера-Виллигера. Показано, что наибольшая конверсия циклогексанона в данных реакциях достигается при использовании образца с высокой степенью встраиваемости олова в структуру, полученного спустя 149 часов синтеза. Цеолиты Sn-BEA были получены деалюминированием коммерческого цеолита Al-BEA и его последующей пропиткой раствором источника олова или твердофазным включением олова при перемешивании в ступке, а также прямым гидротермальным синтезом. Изучение координационного окружения олова в цеолитах методом УФ-спектроскопии показало, что Sn-BEA, полученный пропиткой в изопропаноле, характеризуется большей долей олова в тетраэдрической координации, в сравнении с аналогом, полученным методом твердофазного включения. Установлено, что в присутствии Sn-BEA, полученного пропиткой, конверсия циклогексанона в реакции его окисления перекисью водорода по Байеру-Виллигеру составляет 70 % через 6 ч реакции, что превышает соответствующий результат для цеолита, полученного прямым способом. Это связано с большей поверхностью и концентрацией кислотных центров Льюиса для постсинтетического Sn-BEA. Иерархические цеолиты Zr-BEA (Si/Zr=13 – 40) с развитой внешней удельной поверхностью были получены двухстадийным постсинтетическим методом, который включает деалюминирование иерархического Al-BEA и его последующую пропитку раствором источника циркония. Установлено, что наибольшая степень включения циркония (42 %), рассчитанная как отношение концентрации кислотных центров Льюиса и содержания Zr, достигается при использовании иерархического цеолита в качестве исходного материала, хлорида циркония(IV) в качестве источника циркония и осушенного этанола в качестве растворителя. Иерархические цеолиты Zr-BEA проявили высокую каталитическую активность и селективность в реакции получения γ-валеролактона из левулиновой кислоты. Катализатор с наиболее высокой концентрацией сильных кислотных центров Льюиса и умеренной концентрацией кислотных центров Бренстеда позволяет получить γ-валеролактон с наибольшим выходом, который составляет 74 % после 6 часов реакции при температуре 115 °С. Разработаны новые материалы для датчиков на основе цеолитов, способных обнаруживать COx и NOx с помощью ИК-Фурье спектроскопии. Ряд коммерческих цеолитов с различными структурными свойствами (NaX, NaY, MOR, FER, BEA и ZSM-5), а также Sn-BEA были модифицированы с использованием растворов CuSO4, Cu(NO3)2 и Cu(OAc)2. Пропитка цеолита Cu(NO3)2 приводит к максимальному введению Cu, в то время как образцы, обработанные Cu(OAc)2, имеют наивысшее отношение Cu+/Cuобщее. Оценка производительности в качестве потенциального датчика CO MOR, пропитанного Cu(NO3)2, проводилась в диапазонах температур и концентраций датчика от 20 до 300oC и от 10 до 10 000 ppm. Показано, что гидророфобный Cu-Sn-BEA устойчив к воде, сохраняя при этом свои сенсорные свойства. Разработаны новые подходы к применению композитных мезопористых материалов для удаления солей тяжелых металлов в водных средах. Показано, что мезопористый кремнезем (mSiO2) и мезопористый кремнезем с наножелезом (FeO-mSiO2) эффективны в удалении метиленового синего, красителя, широко используемого в текстильной и химической промышленности, из воды. Были определены оптимальные условия для удаления с учетом pH, соотношения твердого вещества и раствора и времени контакта. Установлено, что удаление FeOmSiO2 было равным или превышало удаление других веществ в большинстве испытанных условий, при этом максимальное удаление достигалось при pH 6–9, времени контакта 60–120 мин и соотношении сорбент: жидкость 1:1000. Определeны структурные особенности и охарактеризованы активные центры катализаторов на основе цеолитов MAZ и LTL, полученных ионным обменом. Показано, что K, Rb и Cs могут быть введены в количестве 2 катиона на элементарную ячейку MAZ, а Li или Na – менее одного. Данные ИК спектроскопии указывают на значительную гетерогенность мостиковых ОН-групп в маззите. Концентрация как бренстедовских, так и льюисовских кислотных центров, обнаруженных в MAZ с использованием пиридина в качестве зондовой молекулы, ниже, чем ожидалось из его химического состава, при этом относительная доступность мостиковых ОН-групп варьируется от 16% для H-MAZ до 28% для образцов с обменом K. Структура каналов маззита частично заблокирована, что приводит к уменьшению объема микропор и ограничению доступа к кислотным центрам. Исследована адсорбция белков с различными молекулярными массами – лизоцима (MR 14300), гемоглобина (MR 65000), бычьего сывороточного альбумина (MR 66000) и щелочной фосфатазы (MR 138000) на галлуазитах – природных алюмосиликатных нанотрубках. Внутренние диаметры исследованных нанотрубок составили 12.5, 30 и 50 нм. Сделан вывод, что величина адсорбции белка зависит как от его молекулярной массы (размера), так и от внутреннего диаметра нанотрубок. Внутренняя поверхность образцов галлуазита обладает различной доступностью для белковых молекул: при диаметре нанотрубок 12.5 нм она недоступна для адсорбции всех исследованных белков. Наибольшую доступность внутренней поверхности для белковых молекул показал галлуазит c внутренними диаметрами нанотрубок 50 нм. Изучены адсорбционные свойства широкопористого цеолита 13Х и силикагеля в условиях НФ ВЭЖХ и проведено их сравнение. Найдено, что при использовании низкомолекулярных элюентов (метанол, ацетонитрил) удерживание соединений на сорбентах определяется комбинацией молекулярно-ситового эффекта, сольватацией сорбента элюентом, взаимодействием молекул сорбата с полной поверхностью микропор сорбента, а также дополнительными взаимодействиями между адсорбатами и элюентом. При использовании элюента ацетонитрила получено молекулярно-массовое распределение спиртов и кетонов для цеолита 13Х и силикагеля. Характер зависимости соответствует эксклюзионному механизму удерживания, однако в случае силикагеля удерживание более слабое, а вся зависимость удерживания менее выраженная, что связано, скорее всего, с крупными порами данного сорбента. Проведено селективное (α =1,274; Rs = 1,319) разделение метанола и метанола-d4 на цеолите 13Х в условиях НФ ВЭЖХ. В рамках работы по созданию методик получения важных для нефтехимической промышленности цеолитов со структурами FAU и MFI из галлуазитных нанотрубок было установлено, что перекристаллизация не может быть инициирована без частичного разрушения структуры. Были предложены и проверены на практике подходы по термической, щелочной и кислотной активации галлуазита, а также последовательной комбинации предложенных подходов. Обнаружено, что щелочная обработка не приводит к желаемым продуктам перекристаллизации без термической обработки. По данным дифференциального термического анализа определена оптимальная область термической обработки, в которой происходит необратимый переход галлуазита в каолин, для дальнейшего синтеза цеолитов. Установлено, что без затравки цеолит со структурой FAU не кристаллизуется ни в одном из предложенных подходов, тогда как цеолит со структурой MFI не требует затравки и может быть синтезирован при любой активации галлуазитных нанотрубок. Отработаны методики синтеза промотированного катализатора парциального окисления н-бутана: методика соосаждения и пропитка по влагоёмкости. Исследовано влияния параметров синтеза, высушивания и прокаливания прекурсора на каталитические характеристики полученных материалов. Для нахождения взаимосвязи «геометрия кислотного центра – активность» была синтезирована серия модельных катализаторов цеолитов структурного типа BEA, отличающихся только распределением атомов Al по кристаллографическим позициям в структуре. В методике синтеза варьировали содержание воды в геле-прекурсоре: H2O/SiO2 = 3.6, 5.6, 7.6 и 9.6. По данным термопрограммируемой десорбции аммиака определено, что при увеличении содержания воды в геле до H2O/SiO2 = 7.6 увеличивается количество сильных кислотных центров. Проведены каталитические испытания полученных образцов в реакции диспропорционирования толуола. Начальная конверсия данных образцов имеет следующую зависимость: 3.6 < 5.6 < 9.6 < 7.6. Данная тенденция полностью совпадает с количеством сильных кислотных центров. Изучены физико-химические свойства цеолитов структурного типа BEA с отношением SiO2/Al2O3 40-50 и 200-250, полученных во фторидной и щелочной средах, и их каталитическая активность в диспропорционировании толуола в жидкофазном режиме. Установлено, что образцы с близким отношением SiO2/Al2O3, полученные фторидным синтезом, обладают меньшим количеством кислотных центров. Образцы с низким отношением SiO2/Al2O3, полученные как фторидным, так и щелочным способом, более активны в диспропорционировании толуола по сравнению с образцами с меньшим содержанием алюминия. Более активными являются ВЕА, имеющие атомы алюминия в позициях Т6 каркаса цеолита. Синтез в щелочной среде способствует локализации алюминия в позиции Т6 Проведены каталитические эксперименты по гидрированию углекислого газа в углеводороды на бифункциональном катализаторе. Катализатор протестирован при различном пространственном расположении компонентов (оксидного и цеолитного): механическая смесь, смесь гранул и послойное расположение. Установлено, что от взаимного расположения компонентов катализатора зависит не только величина конверсии, но и состав смеси на выходе из реактора. Таким образом, разработан катализатор гидрирования углекислого газа в углеводороды на основе ZnGa2O4 и цеолита MFI обеспечивающий конверсию CO2 33% и селективность по УВ 17%. Определены факторы, влияющие на активацию Мо-оксидных катализаторов в реакции метатезиса пропилена. Путем селективного отравления БКЦ за счет адсорбции 2,6-дитретбудил-4-метилпиридина продемонстрирована их ключевая роль в активации катализатора. Получены корреляции между концентрацией сильных БКЦ и каталитической активностью для серий катализаторов метатезиса с модифицированной кислотностью. Таким образом, показано, что сильные бренстедовские кислотные центры играют определяющую роль в формировании активных центров – молибденкарбениевых групп. Изучено состояние меди в цеолите типа морденит в зависимости от способа ее нанесения. Обнаружено, что при ионном обмене в водных растворах медь в образцах присутствует исключительно в катионных формах оксо-комплексов. Ионный обмен из этанольных растворов приводит к введению большего количества меди по сравнению с водными растворами, но при этом наблюдается появлением оксидных частиц. При нанесении из раствора нитрата меди в 1,4-диоксане медь в образцах находится, в основном, в оксидной форме. При пропитке по влагоемкости водным раствором соли меди наблюдается как образование оксидных частиц, так и прохождение частичного ионного обмена. Метод многостадийного кластерного синтеза характеризуется формированием кластеров меди вблизи Бренстедовских кислотных центров. Разработана методика изучения кинетики дезактивации цеолитов структуры FAU(Y), модифицированных соединениями цезия, в алкилировании анилина метанолом. Выбраны температура, скорость подачи реагентов и их соотношение, позволяющие проводить ускоренную дезактивацию. Изучены процессы восстановления CO2 водородом в диапазоне давлений 1-85 атм и температур 300-500°C на Co- и Fe-содержащих катализаторах на оксиде алюминия Al2O3 и углеродном носителе Sibunit®. Определен фазовый состав модифицированных Fe-содержащих катализаторов. Исследованы катализаторы Fe/шпинель (MgAl2O4), модифицированных In. Установлено, что присутствие индия в катализаторе ингибирует процесс восстановления оксидов железа до магнетита, Приготовлены носители с упорядоченными мезопорами типа SBA-15 на основе оксида кремния и на основе SiO2-ZrO2. Включение диоксида циркония проводили в момент приготовления или пропиткой синтезированного мезопористого силикагеля. Сравнение с катализаторами того же состава с меньшими порами и менее упорядоченной структурой, а также приготовленными на носителе диоксиде циркония показало многократное преимущество катализаторов на упорядоченном носителе по величине каталитической активности. Проанализировано влияние содержания железа в палладиевых катализаторах на оксиде алюминия (10 или 0.5 масс.% Fe при содержании Pd 1масс.%) на каталитические свойства в гидродехлорировании диклофенака. Изучено повышение эффективности озонирования для очистки воды от органических примесей, изучена возможность фотокаталитической минерализации устойчивых к окислению органических загрязнителей воды. Проведены исследования дехлорирования водных растворов солей различных металлов с использованием озона. Определены кинетические характеристики выделения хлора при окислении хлорид-иона в растворах. Исследована кинетика топохимических процессов влияния магнитного поля на восстановление оксидов ферромагнитных металлов. Предложен новый подход к синтезу биметаллических катализаторов синтеза Фишера-Тропша.. Исследована очистка воды озоном от загрязнения двухвалентным марганцем или тетрахлорэтиленом. Показана эффективность метода очистки с использованием озона совместно с сорбцией. Установлены оптимальные дозы и время контакта озона с загрязнённой марганцем водой совместно с сорбцией. Проведены исследования никелевых катализаторов парового риформинга метана. . Определена активность катализаторов при атмосферном давлении. Исследовано внутреннее трение в клеевых системах и в клеевых соединениях различного типа, применяемых в приборостроении. Изучено влияние индия и самария на поверхностные, адсорбционные и магнитные свойства катализатора Fe/MgAl2O4 реакции гидрирования СО. Показано, что промотирование самарием катализирует процесс восстановления Fe/S в водороде Продемонстрировано увеличение теплоты адсорбции паров хлороформа при допировании азотом за счёт кислотно-основного взаимодействия молекул хлороформа с пиридиновым и пиррольным азотом на поверхности углей. Показано, что функционализация поверхностными группами и модифицированние атомами кремния и азота малослойных графитовых фрагментов позволяет применить их в качестве носителей катализаторов, в электрохимии, добавок к смазочным композициям для снижения трения и износа, а также электродных компонентов для металл-ионных аккумуляторов. В процессе многостадийного синтеза получены органические фталоцианиновые лиганды, содержащие в качестве периферийных заместителей фторированные и карбоксильные группы. Разработан новый метод синтеза лигандов и металлокомплексов фталоцианинов, увеличивающий суммарный выход продукта с 21% до 53%, исключающий также стадии выделения промежуточных продуктов. Ппоизводные фталоцианинов будут использованы в качестве катализаторов для палладий-катализируемой реакции кросс-сочетания Соногаширы. Особая функционализация необходима для ковалентной сшивки с полученным ранее модифицированным SiO2. продуктов и сравнение их каталитической активности.
5 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Физикохимия поверхности, адсорбция и катализ
Результаты этапа: В соответствии с планом работ по ГБТ в 2025 были получены следующие результаты. Гидротермальной кристаллизацией (ГТК) реакционной смеси (РС) при 160оС в отсутствие темплата и в присутствии затравочных кристаллов получены кристаллические цеолиты ZSM-23 с мольным отношением SiO2/Al2O3 =40-60 в виде сростков агрегатов кристаллов длиной 1.0-5.0 мкм и толщиной 0.4-1.1 мкм. Показано, что методом ГТК в отсутствие темплата фазовочистые цеолиты ZSM-23 могут быть получены из РС с узким диапазоном мольных соотношений SiO2/Al2O3=100-150, NaOH/SiO2=0.5-0.6, H2O/SiO2=35. Установлено, что при других соотношениях реагентов в РС наблюдается формирование аморфных материалов или присутствие побочных фаз (плотных фаз кристобалита и тридимита, а также цеолитных фаз других структурных типов) в продукте кристаллизации. Исследование влияние количества кристаллической затравки в РС от 0,5 до 10 мас.% по отношению к массе SiO2 показало, что фазовочистые кристаллические цеолиты ZSM-23 могут быть получены только при использовании 10 мас.% затравочных кристаллов. Установлено, что тип используемой кристаллической затравки также оказывает влияние на физико-химические характеристики формирующихся материалов, в особенности, на морфологию и размер кристаллов цеолита ZSM-23. Продемонстрировано, что при имеющихся преимуществах, таких, как высокая экологичность, экономическая эффективность и простота бестемплатного метода синтеза цеолита ZSM-23, способ обладает существенными недостатками: низкие выходы продуктов кристаллизации, использование большого количества затравочных кристаллов для синтеза, низкие пористые характеристики полученных материалов (поверхность 120-150 м2/г и объем микропор 0.03-0.04 см3/г). Кроме того показано, что полученные бестемплатным методом цеолиты представляют собой неоднородные по форме и размеру сростки игольчатых кристаллов с широким распределением кристаллов по размеру. Исследованы закономерности кристаллизации катализаторов гидроконверсии тяжёлых углеводородов, на основе Pt-содержащих силикоалюмофосфатов, полученных методом гидротермальной кристаллизации. Проварьированы такие параметры синтеза как количество темплата, источника кремния и воды в реакционной смеси, установлено влияние этих параметров на фазовый состав, морфологию и кислотные свойства получаемых материалов. определен оптимальный источник кремния для синтеза. Путём варьирования содержания воды в реакционном геле: SiO2/H2O = 3.6, 5.6, 7.6, 9.6 методом гидротермальной кристаллизации были синтезированы цеолиты Beta, которые обладали одинаковыми морфологическими, структурными и текстурными характеристиками, но отличались кислотными свойствами по данным термопрограммируемой десорбции NH3 и распределением в них атомов Al по кристаллографическим позициям по данным ЯМР ВМУ на ядрах 27Al. Были получены спектры 1D 27Al и 2D 27Al MQ MAS ЯМР серии образцов. В спектрах выделены 4 группы сигналов неэквивалентных атомов Al, относящихся к различным кристаллографическим позициям (Т-позициям) в структуре цеолитов Beta. Найдена зависимость роста встраивания атомов Al в позиции Т6 и Т7 в каркасе цеолита при увеличении индукционного периода в процессе синтеза цеолитов. Разработаны методики термопрограммированного восстановления водородом для определения состояния меди, нанесенной на цеолиты разного типа. На примере цеолитов MOR и MFI было показано, что, несмотря на одинаковые способы нанесения меди, температура и характер восстановления медных центров Cu(II) отличается для разных типов цеолитов. Метод термопрограммированного восстановления водородом (ТПВ Н2) позволяет детектировать различные формы медных центров в цеолите: ионы, оксо-комплексы, кластеры, крупные частицы. Цеолиты Al-USY (Si/Al=15) и Al-BEA (Si/Al=13) с нанесенными наночастицами Pd были получены методом пропитки по влагоемкости с использованием водного раствора [Pd(NH3)4](NO3)2 и последующего восстановления водородом ионов палладия (II) до металла. Образец Pd@MWW (Si/Al=18) был получен путем превращения 2D цеолита в 3D-цеолит. Эта методика включает синтез слоистого прекурсора MCM 22P, получение источника палладия – ацетат бис(этилендиамин)палладия(II), свеллингование МСМ-22P в присутствии источника палладия, прокаливание на воздухе свеллингованого образца и последующее восстановление водородом ионов палладия (II) до металла. Содержание палладия в образцах Pd/USY и Pd/BEA составило 0,78 – 0,94 мас. %. Размер частиц Pd в этих образцах составляет 3,1 – 3,5 нм. Для Pd@MWW содержание металла составило 0,38 мас. %, средний размер частиц Pd – 2,2 нм. При повышении содержания палладия до 10 мас. % размер наночатиц Pd увеличивается до 8 нм. Согласно данным адсорбции пиридина с ИК спектроскопическим контролем, суммарные концентрации кислотных центров в образцах Pd/USY и Pd/BEA составляют 290 и 600 мкмоль/г соответственно и сопоставимы с суммарной концентрацией кислотных центров в исходных цеолитах. Каталитические свойства полученных материалов были изучены в каскадном процессе получения 7-гидрокси-4-метил-3,4-дигидрокумарина в результате взаимодействия резорцинола и ацетуксусного эфира с образованием 7 гидрокси 4 метилкумарина и его последующего гидрирования в автоклаве при 130 °С в течение 24 ч. Наибольшие конверсия резорцинола и выход 7-гидрокси-4-метил-3,4-дигидрокумарина, 94 % и 41 % соответственно, достигаются при использовании Pd/USY в качестве катализатора, что связана с его наибольшей общей и внешней удельной поверхностью, и, как результат, улучшенной доступностью его активных центров для объемных молекул реагентов. Получены серии образцов титансиликалитов с топологией MEL методом гидротермальной кристаллизации с кристаллическими затравками силикалита-2, исследованы их физико-химические свойства, проанализировано состояние типа и влияние количества затравки на каталитические свойства в реакции эпоксидирования алкенов, установлено, что увеличение количества затравки до 3 мас% в РС приводит к росту активности MEL. Получена серия образцов титансиликалита-1 (топология MFI) с различной каталитической активностью и одинаковым химическим составом в двух различных морфологиях: «сфероидальной» (anhedral) и «пластинчатой» (euhedral). Установлено, что сфероподобные структуры формируются при кристаллизации по методу смешанных алкоксидов, а также при высокой относительной концентрации темплата и низком содержании модификатора роста L-лизина. Пластинчатые кристаллы, в свою очередь, требуют либо наличия фторид-ионов в реакционной смеси, либо высокой относительной концентрации L-лизина. Для исследования активных Ti-центров разработана методика с использованием 31P ЯМР-спектроскопии адсорбированного оксида триметилфосфина, позволившая обнаружить порядка 8 различных состояний титана в составе силикалитного каркаса. Обнаружена аномалия в процессе низкотемпературной адсорбции азота/аргона на образцах «пластинчатой» морфологии, установлено, что наблюдаемая аномалия связана с фазовым переходом структуры MFI из моноклинной в орторомбическую сингонию. Синтезирована серия цеолитов структуры MFI различного состава (Si/Al 40÷1070). Методами ТПД аммиака и ИКС адсорбированного пиридина показано, что при увеличении Si/Al в серии концентрация БКЦ и ЛКЦ снижается. В то же время наблюдается небольшое увеличение силы БКЦ. На основании цеолитов MFI различного состава методом пропитки по влагоемкости нитратом галлия с последующим прокаливанием получена серия катализаторов ароматизации легких алканов. Получены корреляции между кислотностью образцов и конверсией н-бутана и нафты в ароматические углеводороды. Показано, что определяющую роль в ароматизации легких алканов играют сильные БКЦ. Мезопористые медьсодержащие катализаторы на основе оксида алюминия были получены золь-гель методом с использованием в качестве темплатов додециламина и полиэтиленимина и охарактеризованы методами низкотемпературной адсорбции-десорбции азота, рентгеновской дифракции, СЭМ, ТПВ-Н2, ТПД-NH3. В качестве образца сравнения использовали CuO/Al2O3,, полученный пропиткой по влагоемкости коммерчески доступного Al2O3. Все синтезированные образцы после восстановления были протестированы в реакции парофазного гидроалкилирования нитробензола метанолом в проточном реакторе. Показано, что использование в качестве темплата полиэтиленимина приводит к формированию материалов с цилиндрическими упорядоченными порами и удельной площадью поверхности до 260 м2/г, а использование додециламина – материалов с щелеобразными порами и удельной площадью поверхности 270 м2/г. Установлено, что каталитическая активность мезопористых катализаторов Cu/Al2O3 в реакции гидроалкилирования нитробензола метанолом сильно зависит не только от содержания меди в образцах, но и от формы и объема пор носителя. Cu-, Sn- и Fe-модифицированные цеолиты с переменным содержанием металла были получены методом прямого синтеза (Sn) или постсинтетическим ионным обменом (Cu, Fe). Содержание Sn составляло 1,5 мас. %, а Cu и Fe — около 5 %. Образцы охарактеризованы рядом методов: РСА, низкотемпературная адсорбция азота, СЭМ, ТГ-ДСК, УФ, а также ИК in situ. Приготовленные Cu- и Fe-модифицированные цеолиты продемонстрировали многообещающий потенциал в качестве экологических CO-датчиков, тогда как Sn-модифицированный цеолит показал высокую селективность к NO₂. Наиболее перспективные материалы будут далее изучаться в качестве химических сенсоров. Серии модифицированных цеолитов MAZ и LTL, эффективных катализаторов конверсии углеводородов, были изучены методом ИКС. Данные ИК-Фурье спектроскопии для MAZ, подвергнутого ионному обмену, указывают на значительную гетерогенность в нем мостиковых ОН-групп. Установлено, что, концентрация как БКЦ (бренстедовские кислотные центры), так и ЛКЦ (льюисовские кислотные центры), обнаруженных в MAZ, при использовании Py в качестве зондовой молекулы, ниже, чем можно было бы ожидать, исходя из его химического состава, при этом относительная доступность БКЦ варьируется от 16% для исходного H-MAZ до 25-28% для K-, Rb- и Cs-обмененных образцов. Это согласуется с данными по адсорбции-десорбции N2, показывающими довольно низкий объем микропор для ионообменных материалов, и с результатами NH3-TPD, подразумевающими значительные транспортные ограничения, которые можно объяснить частичной блокировкой микропор в структуре MAZ. Показано, что структура каналов маззита нарушена, что приводит к уменьшению объема микропор и ограничению доступа к кислотным центрам. Следовательно, для получения эффективных катализаторов на основе маззита требуется оптимизация процедур синтеза и разработка постсинтетических обработок. Инфракрасные спектры цеолитов типа LTL показывают наличие двух полос поглощения мостиковых ОН-групп: узкой полосы при ~3640 см−1, которая относится к изолированным группам SiOHAl в основных каналах (12 MR), и широкой полосы при ~3250 см−1, относящейся к мостиковым ОН-группам, образующим водородные связи с соседними атомами кислорода в 4- или 6-членных циклах. Концентрация БКЦ определялась с помощью адсорбции пиридина. Наблюдалось лишь небольшое снижение концентрации БКЦ для образцов, обработанных ионообменными ионами Li и Na, по сравнению с исходным NH4-K-LTL. Введение катионов Cs+, Rb+ и K+ снизило концентрацию БАС и ЛАС до 50%. Кроме того, ионный обмен с более крупными катионами, в частности Cs+, может быть использован для селективного удаления изолированных кислотных групп Si(OH)Al в 12 MR основных каналов. Следует отметить, что в цеолите NH4-MAZ, который имеет структурное сходство со структурой LTL, количество кислотных центров, доступных для Py, значительно меньше. Цеолит NH4-MAZ с аналогичным элементным составом (Si/Al ~ 3,3), как NH4-K-LTL, имеет почти на 80% меньше доступных кислотных центров Бренстеда. Были изучены кислотные свойства образцов цеолита MFI, полученных при времени синтеза от 3 до 96 ч. Незначительное снижение кислотности цеолита, соответствующее росту соотношения Si/Al, наблюдается для материалов, полученных при более длительном времени синтеза. Смещение пиков ТПД аммиака примерно на 20°C в сторону более высоких температур для таких образцов свидетельствует об их более высокой эффективной кислотности, что можно объяснить диффузионными ограничениями десорбции аммиака, возникающими из-за частичной блокировки транспортных мезопор. По данным ИКС адсорбированного пиридина (Py) и 2,6-ди-трет-бутилпиридина (DTBPy) примерно на 25% более низкая концентрация БКЦ для образца после 96 ч кристаллизации может быть связана с его более высоким соотношением Si/Al и, возможно, с их меньшей доступностью. Действительно, данные ТПД аммиака показывают только примерно 15%-ное уменьшение количества кислотных. Концентрация ЛКЦ снижается на второй стадии кристаллизации с 70 мкмоль/г для образца через 3 ч до 39 мкмоль/г для образца, полученного через 96 ч кристаллизации. Это наблюдение можно объяснить зарастанием, фактически «залечиванием», дефектных участков на второй стадии кристаллизации. Полоса при 1445 см-1, соответствующая физически адсорбированному пиридину, не удаленному из образца, наблюдается для материала, полученного через 96 ч кристаллизации, что согласуется с наличием диффузионных ограничений для данного образца после потери ~30% исходного объема транспортных мезопор. Это также согласуется со смещением высокотемпературных пиков на профилях ТПД аммиака. Концентрация БКЦ, доступных для DTBPy (определенная по интенсивности пика при 1615 см-1), также уменьшается со временем кристаллизации от 11 мкмоль г-1 для MFI-3 ч до 6 мкмоль г-1 для MFI-96, вероятно, из-за частичной блокировки транспортных мезопор цеолита MFI на второй стадии кристаллизации. Каталитическое окисление толуола и бензола закисью азота было проведено как в сверхкритических, так и в газофазных условиях. Полученные данные показывают, что бензол и закись азота в условиях сверхкритических экспериментов (300–435 °C, 6,0–18,0 МПа) являются одновременно и реагентами, и сверхкритической средой. Активность и стабильность катализатора в сверхкритических условиях во многом зависят от параметров реакции: температуры и давления. В газофазных условиях катализатор практически полностью дезактивируется в течение 2 ч реакции, производительность по фенолу падает с 0,42 до менее 0,01 г г(кат)⁻1·ч⁻¹, тогда как в сверхкритических условиях катализатор демонстрирует стабильную активность не менее 5 ч после первоначального падения активности, поддерживая производительность по фенолу на уровне 0,4–0,5 г г(кат)⁻¹. Таким образом, производительность процесса окисления сверхкритического бензола в фенол значительно превышает производительность газофазного окисления. На основании проведенных нами СЭМ, ТГА-ДСК и каталитических экспериментов этот эффект объясняется частичным растворением и удалением высококонденсированных предшественников кокса с поверхности катализатора плотной реакционной средой, образующейся в сверхкритических условиях. Кроме того, показано, что возможна регенерация in situ дезактивированного катализатора окисления ароматических соединений при переходе от газофазных условий реакции к сверхкритическим. Разработан новый эффективный гидротермальный способ проведения ионного обмена катионов натрия на катионы цезия в цеолитах структурного типа FAU, FER, BEA, MFI, MEL, MOR, CHA в Na-форме, основанный на проведении обмена в присутствии водного раствора хлорида цезия в автоклаве при температуре 100-200 оС в течение 0,25-24 ч. Способ позволяет достигать однократной степени обмена катионов натрия на катионы цезия от 40 до 80% в зависимости от структурного типа цеолита без разрушения структуры. Установлено, что основными параметрами, которые влияют на степень ионного обмена, являются концентрация CsCl и кратность обмена. Определены характеристики образца цеолита 13X: элементный состав, площадь поверхности, объем пор. Установлено, что в цеолите произошел ионный обмен натрия на кальций, а также что присутствуют поры разных размеров. Оценены размеры молекул ди-, три- и тетрахлорметанов, спрогнозирована возможность их адсорбции на цеолите 13X. Результаты экспериментально подтверждены для ди- и трихлорметана, но не для тетрахлорметана. Рассчитаны теплоты адсорбции сорбирующихся хлорметанов. Рассмотрена зависимость теплоты адсорбции дихлорметана от объема пробы сорбата. Изучены закономерности удерживания одноатомных и многоатомных спиртов на хроматографических колонках, заполненных широкопористым цеолитом 13Х и силикагелем в условиях нормально-фазовой высокоэффективной хроматографии с водосовместимыми элюентами и проведено их сравнение. Впервые обнаружен квантовый ситовой эффект химического сродства при разделении н-алканолов в высокоэффективной жидкостной хроматографии. Эффект получил название электростатически индуцированный ситовой эффект. Изучена возможность разделения изотопологов дейтерированных органических соединений. Улучшена селективность (α =1,578) разделения метанола и метанола-d4 на цеолите 13Х в условиях НФ ВЭЖХ Изучены закономерности удерживания геометрических изомеров низкомолекулярных органических соединений на колонке, заполненной мелкокристаллическим гидрофобным цеолитом, в условиях обращенно-фазовой ВЭЖХ и предложен механизм удерживания ссоединений на основе зависимостей «структура-свойство». В рамках работы по созданию методик получения важных для нефтехимической промышленности цеолитов со структурами FAU, MFI и BEA из галлуазитных нанотрубок было установлено, что перекристаллизация не может быть инициирована без частичного разрушения структуры. Были предложены и проверены на практике подходы по термической, щелочной и кислотной активации галлуазита, а также последовательной комбинации предложенных подходов. Из данных спектроскопии ЯМР ВМУ на ядрах 27Al следует, что в ходе кислотной обработки не происходит изменения локальной структуры атомов Al, однако это не мешает превращению модифицированного галлуазита в цеолит даже без стадии термической обработки. Установлено, что активация исходных нанотрубок в случае термической и кислотных обработок приводит к принципиально разным полупродуктам, одинаково способных к формированию кристаллической структуры цеолитов. Исследовано влияние кислотности цеолитов структурного типа MFI на адсорбцию лизоцима куриного яйца и бычьего сывороточного альбумина (БСА). Получены изотермы адсорбции, определены предельные величины. Показано, что максимальные величины адсорбции соответствуют образцу с наибольшим содержанием кислотных центров. В результате адсорбции белков общая концентрация кислотных центров уменьшается на 20 - 30% при одновременном увеличении доли слабых центров. Обнаружены изменения в ИК - спектрах белков в результате адсорбции белковых молекул. Проведена разработка и комплексное исследование серии новых полимерных композиций на основе акрилатов щелочных металлов (в частности, калия и натрия), которые подверглись целенаправленной функционализации. Были разработаны методики синтеза, позволяющие варьировать молекулярную массу и архитектуру полимерных цепей. Путем введения различных функциональных групп в боковую цепь полимера нам удалось целенаправленно модифицировать такие параметры, как баланс гидрофильность/гидрофобность, реакционная способность, комплексообразующая способность. Полученные композиции были всесторонне изучены с использованием современных физико-химических методов. Теплофизические исследования (методами ДСК и ТГА) показали высокую термостабильность материалов (температура разложения превышает 250°C), а также выявили четкую корреляцию между степенью функционализации и температурой стеклования, что позволяет прогнозировать их поведение при различных температурных режимах. В ходе реологических исследований было установлено, что композиции демонстрируют свойства псевдопластичных жидкостей, при этом их вязкость эффективно регулируется путем изменения pH и ионной силы среды, что критически важно для их практического применения в качестве загустителей или реологических модификаторов. Получены угли из рисовой шелухи, оставшейся от переработки риса Разработаны методы химической модификации поверхности угля и изменение физико-химических свойств при допировании поверхности азотом. Например был получен уголь, содержащий 6.5 ат.% азота и обладающий удельной площадью поверхности 650 м2/г. Исследованы сорбционные свойства углей, полученных из РШ, в отношении в реакции гидродехлорировании диклофенака. Показано, что угли, полученные из рисовой шелухи, демонстрируют высокую адсорбционную ёмкость по отношению к диклофенаку. При этом при модификации азотсодержащими соединениями увеличивается эффективность адсорбции. Исследована скорость установления адсорбционного равновесия в системе уголь из РШ – раствор диклофенака разных концентраций. Исследованы поверхностные процессы, протекающие при химической обработке кварцевого стекла с использованием вариации Аллана для анализа рельефа поверхности. Показано, что рельеф поверхности кварцевого стекла после химической обработки зависит в основном от качества предшествующей механической обработки стекла, а не от режима химической обработки. Экспериментально доказана сильная зависимость внутреннего трения в пьезокерамике от температуры. Предложена методика отбора пьезоэлементов для применения в электромеханических приборах. В рамках внедрения природоподобных технологий впервые получены материалы на основе полиакриламид-полиакрилатных гидрогелей и сульфатной хвойной и лиственной беленой целлюлозы. Синтез гидрогелей осуществлён при фотохимическом инициировании полимеризации свежеприготовленного акрилата натрия и акриламида. Установлено, что при минимальном расходе сшитого гидрогеля в 1.2% от массы волокна сорбционная ёмкость по влаге достигает 16 г/г при сохранении механической прочности композитов. Изучено влияние продолжительности активации KOH на поверхностный состав, пористые характеристики, электрохимические параметры углей, выделенных из отходов целлюлозно-бумажного производства — лигносульфоната натрия. Методом низкотемпературной порометрии показано, что активация приводит к существенному развитию пористости электродного материала и увеличению площади поверхности до 2610 м2/г. Электрохимические характеристики электродных материалов определены методами гальваностатического заряда–разряда, циклической вольтамперометрии, спектроскопии электрохимического импеданса. Установлено, что удельная емкость углей в щелочном электролите 6 М NaOH существенно выше, чем определенная в нейтральном электролите 1 М Na2SO4, что обусловлено протеканием обратимых окислительно-восстановительных взаимодействий с участием кислородсодержащих функциональных групп кислотного характера. Выявлены корреляции между пористостью и электрохимическими характеристиками активированных углей. Методам неизотермической кинетики изучен пиролиз S-МГФ (малослойных графеновых фрагментов). Определены энергии активации и температуры разложения различных форм встроенной серы. S-МГФ в инертной среде термически стабильны до 270°C. При нагреве выше температуры в 270°C в три стадии происходит пиролитическое разложение серы типа эфира сульфокислоты. Выше 600°C начинается разложение серы тиофенового типа в две стадии, наиболее активно выше 1000°C. Энергетический барьер разложения серы тиофенового типа (210 кДж/моль) выше энергетического барьера разложения серы типа эфира сульфокислоты на 44%. Изучены особенности адсорбции паров гексана на S-МГФ с разным содержанием серы. По мере увеличения содержания серы изостерическая теплота адсорбции при покрытии более 1.5 слоёв растёт быстрей из-за увеличения числа молекул-соседей адсорбата при искривлении графеновых слоёв и сопровождающего его уменьшения доступного для адсорбции объёма. Методом туннельной микроскопии измерено искривление графеновых слоёв в допированных серой материалах, что позволяет осуществить переход от качественного к количественному описанию при определении изостерической теплоты адсорбции паров гексана. Впервые изучена делигнификация древесины березы при обработке озоном. Методами ИКС, спектроскопии КР, УФ спектроскопии диффузного отражения, СЭМ и термического анализа показана возможность удаления до 60% лигнина при сохранении структуры целлюлозы. Полученные результаты представляют интерес для получения из растительной биомассы целлюлозы и продуктов на ее основе. Показана высокая эффективность в гидродехлорировании диклофенака палладиевых катализаторов на упорядоченном мезопористом носителе типа SBA-15, включающем оксиды циркония и кремния, по сравнению с аналогом на неупорядоченном носителе сходного состава. Физико-химическими методами показано присутствие более крупных наночастиц палладия, сниженную степень декорирования оксидом кремния и повышенную способность палладия к восстановлению в мягких условиях в катализаторе на упорядоченном носителе, по сравнению с неупорядоченным. Установлено, что добавление железа в состав катализатора, содержащего палладий, на упорядоченном носителе типа SBA-15 на основе оксида кремния, модифицированного оксидом циркония способствовали повышению активности катализаторов. Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии выявлена высокая способность палладия к восстановлению в мягких условиях в таких катализаторах, причем добавление железа незначительно снижает соотношение Pd0/(Pd0+Pd2+) на поверхности. Железо присутствует в катализаторе в виде оксидов FeO и Fe3O4, причем после восстановления при 320°С на поверхности преобладает FeO, а при 30°С – Fe3O4. Дисперсность палладия по данным ПЭМ и РФА несколько выше в содержащем железо катализаторе. Результаты ТПВ и ИК-спектроскопии диффузного отражения адсорбцированного СО свидетельствуют о сильном взаимодействии палладия с оксидами железа с образованием новых типов активных центров. Показано, что модификация палладия медью не приводит к повышению каталитических свойств палладийсодержащих катализаторов гидродехлорирования диклофенака (0.5%Сu0.5%Pd/Al2O3 и 0.9%Сu0.1%Pd/Al2O3). При исследовании катализаторов, содержащих палладий на углеродных носителях (активированный уголь, углеродные наночешуйки, углеродные нанотрубки) установлено что удаление диклофенака из водного раствора происходит при сочетании адсорбции и гидродехлорирования. Показано, что наиболее эффективен катализатор, нанесенный на углеродные нанотрубки, за счет взаимодействия палладия с кобальтом, который остался в нанотрубках после синтеза. Методом пиролиза опилок, пропитанных раствором нитрата железа, получены катализаторы Fe/C, при этом варьировали содержание железа и температуру пиролиза. Показано, что углеродный материал в полученных катализаторах представляет собой активированный уголь, а железо находится преимущественно в виде фазы Fe3O4. Установлено, что катализаторы проявили активность в процессе гидрирования CO2. Исследовано влияние способа введения лантана в состав катализатора Fe/MgAl2O4 процесса гидрирования СО. Магнитометрическим методом с одновременной регистрацией намагниченности (ТПВ) установлено, что максимальная степень восстановления железа соответствует катализатору, в котором лантан вводится непосредственно в состав алюмо-магниевой шпинели. Сопоставлены данные по адсорбционным и восстановительным свойствам катализаторов магнитным методом in situ, методами термолиза и низкотемпературной адсорбции азота и методом ИК-спектроскопии адсорбированного СО. Варьирование концентрации лантана в диапазоне 0.4-0.8 масс.% показало, что концентрация 0.6 масс.% La близка к оптимальной для такого способа введения модификатора. Введение лантана также облегчает восстановление железа в приповерхностном слое. В то же время самое сильное влияние на восстановительную способность приповерхностного слоя наблюдается при нанесении лантана на уже сформированную поверхность фазы железа. Установлено, что присутствие лантана в образце катализирует процесс восстановления оксидов железа до магнетита, а также стадию удаления воды из катализаторов и процесс разложения нитратов. Исследовано также влияние способа введения самария в состав катализатора Fe/MgAl2O4. Установлено, что промотирование самарием железо-содержащей системы способствует эффективному восстановлению железа независимо от способа введения самария. Для Fe-содержащих катализаторов, промотированных самарием как последовательным так и совместным способами введения в катализатор, показано, что при соотношении Sm:Fe = 1:100 процесс восстановления оксидов железа до железа протекает наиболее полно. Степень восстановления максимальна при концентрации 0.15 масс. % самария, при этом происходит увеличение как удельной поверхности, так и удельного объема металлического железа. Показано, что присутствие Sm способствует диссоциативной адсорбции СО и ингибирует адсорбцию Н2. Каталитические испытания показали, что с увеличением содержания самария до концентрации 0.15 масс. % растет вклад продуктов С5+. Получены образцы феррита кобальта CoFe2O4 методом соосаждения из нитратов железа и кобальта (1); из нитрата железа и хлорида кобальта (2). Методом магнитометрии показано образование магнитной фазы в образцах CoFe2O4, с температурой Кюри, соответствующей ферриту кобальта. Детальное исследование методами X-Ray и мессбауэровской спектроскопии. подтверждают образование этой фазы. Показано влияние размеров пор силикагеля на образование наночастиц Fe-Co в биметаллическом катализаторе. Было проанализировано влияние соотношения активных компонентов (Fe и Cr) на каталитическую активность катализаторов FeCr/C в окислительном дегидрировании этана с CO2. Наилучшие результаты были достигнуты на катализаторе 2Fe3,7Cr/C, в котором соотношение Fe : Cr соответствовало стехиометрии хромита железа(II) FeCr2 O4 . Определены и проанализированы физико-химические характеристики полученных катализаторов (XRD, XPS, магнитометрия). На основании совокупности полученных данных можно предположить наличие фазы хромита железа(II). Разработаны методы синтеза гетеродопированных атомами N, P, Si, а также N и P одновременно малослойных графеновых фрагментов (МГФ). Получены поверхностно-модифицированные карбоксильными, гидроксильными и ацилхлоридными группами образцы МГФ и гетеродопированных МГФ. При последующей этерификации ацилхлорида аллилатом Na получены МГФ со сложноэфирными поверхностными группами на поверхности. В результате реакции сополимеризации аллиловых групп с винилимидазолом в присутствии 2,2-азобисизобутиронитрила получены композитные полимеры с равномерным распределение углеродных наноматериалов в объеме. Содержание в них МГФ составило 0.5-2 масс. %. Состав и физико-химические свойства полученных препаратов подтверждены методами РФА, ИК-спектроскопии, РФЭС и ТГ. Количество звеньев в полимере оценено методом ЯМР, оно составило ~ 1600 единиц. Полученные композитные полимеры, а также образцы сравнения (поливинидимидазол, МГФ, N_МГФ, углеродные нанотрубки и др.) опробованы в качестве добавок для коммерчески доступных красок и эмалей, предназначенных для покрытия днищ кораблей. В результате получены коррозионно устойчивые покрытия, что подтверждено электрохимическими тестами. Установлена возможность дехлорирования хлоридно-сульфатных растворов с использованием озона. Определены кинетические характеристики реакции выделения хлора при окислении хлорид-иона в растворах. Найдены растворимость озона, значения константы Генри и коэффициента Сеченова для водных растворов сульфата цинка и сульфата магния. Выполнено исследование минерализации щавелевой кислоты Н2С2О4 и других устойчивых к окислению органических соединений в водном растворе под действием кислорода, озона и ультрафиолетового излучения. Найдены эффективным фотокатализаторы - ионы Fe3+. Определены условия максимальной конверсии озона при фотоминерализации щавелевой кислоты. Показана возможность окислительной деструкции более устойчивого к окислению субстрата – уксусной кислоты – при озонировании и УФ-облучении растворов с добавками Fe(III) и Н2С2О4. В процессе обработки смеси оксидов кальция и олова при 350°С в среде водяного пара получен ранее неизвестный оксигидроксида станната кальция CaSn2O4(OH)2. Данная система обладает высокой каталитической активностью и селективностью по отношению к продуктам С6+ в альдольной конденсации ацетона Установлено, что синтез станната кальция из оксидов олова и кальция в водной среде низкой плотности при температурах 270°С, 350°С, 400°С приводит к образованию трех фаз различной морфологии: кубической – CaSn(OH)6, ламеллярной – CaSn2O4(OH)2 и изометрической – CaSnO3. Экспериментально доказана эффективность очистки воды от загрязнения тетрахлорэтиленом, перхлорэтилен фенолом в пероксон-сорбционном процессе (озон + перекись водорода). В качестве адсорбента использовалось с углеволокно АУТ-М Концентрация тетрахлорэтилена и фенола в полученном образце 0,001 мг/л, что менее ПДК этих веществ. Определено, что использование пероксон-процесса позволяет в 3-4 раза увеличить срок службы углей до их полного насыщения ТХЭ. Определены эффективные константы скорости реакции озона с ТХЭ и ПХЭ и фенола. Установлено, что при пероксон-процессе скорость реакции выше, чем при озонировании. Установлены оптимальные дозы и время контакта озона с загрязнённой марганцем водой совместно с сорбцией: время контакта для озона составило для марганца не менее 10 мин, а доза около 0,2 мг озона /л воды. Для воды, загрязненной железом время контакта при окислении озоном составило 4 мин. оптимальная доза озона- 0,4 мг/л. Проводились исследования катализаторов гопталюмов в случае низких концентраций озона и повышенных температур озоно-воздушной смеси. Энергия активации разложения озона на катализаторе гопталюм марки ГТТ составила 8,5±1 кДж/моль. Константа скорости реакции на порядок выше скорости реакции при высоких концентрациях озона и комнатной (при 155 оС – k= 600-950 с-1). Величина перепада давления на слое катализатора с ростом температуры уменьшается практически линейно, а с ростом расхода газа увеличивается по квадратичной зависимости.
6 1 января 2026 г.-31 декабря 2026 г. Физикохимия поверхности, адсорбция и катализ
Результаты этапа: -
7 1 января 2027 г.-31 декабря 2027 г. Физикохимия поверхности, адсорбция и катализ
Результаты этапа: -
8 1 января 2028 г.-31 декабря 2028 г. Физикохимия поверхности, адсорбция и катализ
Результаты этапа: -
9 1 января 2029 г.-31 декабря 2029 г. Физикохимия поверхности, адсорбция и катализ
Результаты этапа: -

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".