25 Ноября 2019
Научный руководитель ИК СО РАН, академик Валентин Николаевич Пармон удостоен высокой награды Французской Республики
20 Ноября 2019
Учёный секретарь ИК СО РАН Денис Владимирович Козлов стал лауреатом премии «Leaders Today – 2019»
19 Ноября 2019
Главный научный сотрудник ИК СО РАН Зинфер Ришатович Исмагилов избран в действительные члены Российской академии наук
16 Ноября 2019
Опубликован Каталитический бюллетень №3 (91) за 2019 год
В ИК СО РАН разработан способ приготовления катализаторов PdAu/C (C = синтетический углеродный носитель сибунит) «сплавного» типа для применения в составе мембранно-электродных блоков ВТЭ, потребляющих водородное топливо с примесью СО. Предложенный способ основан на раздельном нанесении благородных металлов. Наибольшей каталитической активностью обладают частицы, имеющие «гомофильную» структуру, поверхность которых содержит ансамбли из 2-3 атомов палладия, окруженных атомами золота. Преимущество палладий-золотых катализаторов особенно значительно при повышении содержания СО в водороде и при понижении температуры работы ВТЭ.
Исследование магнитостатических и магниторезонансных свойств нанесенных частиц ε-Fe2O3/SiO2 с характерным размером ~4 нм показало, что, несмотря на рентгенофазовую однородность, в системе существует несколько магнитных подсистем. Сопоставление наблюдаемых магнитных свойств с данными электронной микроскопии, рентгенофазового анализа, ферромагнитного резонанса (ФМР) и мессбауэровской спектроскопии, позволили понять условия образования монофазных образцов и предложить непротиворечивую модель формирования магнитного порядка в нанесенных наноразмерных частицах ε-Fe2O3. Показано, что метод воспроизводимого синтеза монодисперсной системы наноразмерных (2-6 нм) нанесенных магнитных частиц ε-Fe2O3 позволяет создать катализаторы, содержащие до 8 масс. % Fe, которые наряду с термической устойчивостью до 900°С, проявляет устойчивость к сульфидированию в условиях проведения реакции селективного окисления сероводорода, обеспечивая тем самым высокую селективность конверсии сероводорода в серу. Методом ФМР in-situ обнаружена высокая чувствительность магнитных свойств частиц ε-Fe2O3 к адсорбции H2S, что проявляется в обратимом изменении спектров магнитного резонанса. Полученные данные свидетельствуют о формировании магнитного момента наночастиц во многом за счет поверхностных ионов железа. Показано, что система нанесенных железосодержащих частиц на силикагеле проявляет каталитическую активность в реакции алкилирования бензола бензилхлоридом. Наибольшая активность наблюдается в образцах, прокаленных при Т=400°C – температуре, выше которой начинается формирование фазы ε-Fe2O3. Получены доказательства протекания реакции на поверхности гетерогенного катализатора, предложен способ его регенерации, обеспечивающий высокую активность при повторном использовании.
Механизм окисления 2-метил-1-нафтола молекулярным кислородом В 2011 году завершено исследование механизма реакции селективного окисления 2-метил-1-нафтола в 2-метил-1,4-нафтохинон (менадион, витамин К3) молекулярным кислородом. На основании анализа совокупности данных, полученных с применением кинетических, спектроскопических, масс-спектрометрических, изотопных и теоретических методов сделан вывод о том, что при повышенном давлении (3 атм О2) реакция протекает по механизму интеркомбинационной конверсии, с обращением спина в лимитирующей стадии и образованием цвиттер-иона, в то время как при атмосферном давлении кислорода имеет место обычное, неселективное автоокисление по классическому цепному радикальному механизму.
В ИК СО РАН проведено систематическое исследование синтеза образцов SAPO-31 в зависимости от природы исходных компонентов, а также от состава реакционной смеси, условий ее приготовления и гидротермальной обработки. Показано, что основными факторами, определяющими возможность получения фазово-чистых материалов SAPO-31, являются использование высокоактивных источников алюминия и повышенное содержание структурообразующего соединения (темплата) в реакционной смеси. Впервые разработана воспроизводимая методика синтеза фазово-чистых силикоалюмофосфатов SAPO-31. Исследовано влияние вида темплата, кристалличности и содержания кремния в SAPO-31 на его физико-химические и каталитические свойства. Разработан отечественный катализатор гидроизомеризации Pt/SAPO-31 и успешно проведены его пилотные испытания в гидропревращении реального сырья: дизельной фракции. Показано, что металлсодержащие силикоалюмофосфаты SAPO-31 являются перспективными катализаторами гидропревращения растительных масел с получением фракции С15-С18 с высоким содержанием изомерных продуктов.
Путем обработки шинной резиновой крошки закисью азота (N2O) при 180-230°C и давлении 20-50 атм. получены продукты регенерации резины с разной конверсией С=С связей и разной степенью деструкции. Показано, что золь-фракция в составе регенерированной резины в основном содержит изопреновые и бутадиеновые олигомеры, имеющие карбонильные, преимущественно кетонные группы. Гель-фракция включает часть полимерного компонента исходного вулканизата и весь углеродный наполнитель, входивший в его состав. На основании полученных результатов установлен механизм взаимодействия N2O с резиной и механизм ее деструкции. Реакция протекает путем избирательного взаимодействия N2O с С=С связями вулканизованных каучуков (изопренового и бутадиенового) в составе резины с образованием карбонильных, преимущественно кетонных, С=О групп в полимерных цепях. Разрыв части реагирующих С=С связей ведет к контролируемой деструкции полимерных цепей вулканизованных каучуков и, соответственно, к деструкции вулканизационной сетки резины с образованием пластичного продукта регенерации. Сульфидные поперечные связи, образованные при вулканизации каучуков, не разрушаются в ходе реакции. Наличие полярных карбонильных групп в составе продуктов регенерации, полученных с помощью N2O, позволяет использовать их в обкладочных композициях в качестве модификатора адгезии. Их введение в промышленную обкладочную композицию значительно (до 1.5 раз) повышает прочность связи резина-проволока.
Выполнены кинетические исследования и построена кинетическая модель реакций гидрирования подсолнечного масла на Pd-катализаторе, определены величины констант скоростей реакций гидрирования и изомеризации двойных связей основных видов жирных кислот и их энергии активации. Кинетическая модель дает хорошее совпадение экспериментальных и расчетных данных. Методом вычислительной гидродинамики исследована связь между характером течения потоков дисперсных частиц и характеристиками массопереноса между твердой и жидкой фазами. На модельной установке экспериментально исследована фильтрация смесей саломаса с образцами носителей различного фракционного состава в диапазоне 50-200 мкм с применением промышленных тканевых фильтрующих элементов, определены оптимальные условия ее проведения.
Установлена причина быстрой дезактивации промышленного катализатора синтеза монометиланилина, заключающаяся в покрытии поверхности катализатора продуктами взаимодействия анилина с побочными формами активации метанола. Разработаны катализатор на основе Cu-содержащих соединений и условия проведения процесса, исключающие активацию метанола с образованием побочных продуктов. Разработанный процесс обеспечивает длительную работу катализатора без регенерации и сокращение расхода метанола. Технология получения катализатора освоена на Ангарском ЗКиОС. Наработанная опытная партия (1,5 т.) проходит испытание, ожидаемый срок работы катализатора - 1 год.
В Институте катализа СО РАН разработана технология утилизации попутных нефтяных газов, сущность которой заключается в низкотемпературной каталитической конверсии жирных компонентов ПНГ в метан и синтез-газ в местах нефтедобычи. В результате проведенных полевых испытаний было показано, что при устойчивой работе энергоустановки конверсия жирных компонент может достигать 98%, а генерация электроэнергии повышается на 25% при достижении норм ЕВРО-4.