На главную

 
Научные подразделения Центра
Научная библиотека
Научные советы
Издательская деятельность
История ИК СО РАН
Версия для печати | Главная > Центр > Научные советы > Научный совет по катализу > ... > 2021 год >  № 98

№ 98

 

Содержание

  • Усеин Меметович ДЖЕМИЛЕВ – к 75-летнему юбилею
  • Владимир Борисович КАЗАНСКИЙ – к 90-летнему юбилею
  • НАУЧНЫЙ СОВЕТ ПО КАТАЛИЗУ ОХНМ РАН
    О научно-организационной деятельности в 2020 году
  • За рубежом
  • Приглашения на конференции



Усеин Меметович ДЖЕМИЛЕВ – к 75-летнему юбилею

Подробнее


Владимир Борисович КАЗАНСКИЙ – к 90-летнему юбилею

Подробнее


Научный совет по катализу

Российская академия наук
Отделение химии и наук о материалах
НАУЧНЫЙ СОВЕТ ПО КАТАЛИЗУ

О научно-организационной деятельности в 2020 году

Секретариат Научного совета по катализу ОХНМ РАН (НСК) предлагает вашему вниманию сводный отчет о деятельности Совета и научных исследованиях в области катализа, выполненных научными коллективами под руководством членов Научного совета по катализу в 2020 году.

Отчет состоит из трех разделов:

  • Организационная деятельность,
  • Отчеты по фундаментальным исследованиям, созданию новых каталитических систем и применению физических методов для их диагностики (в рамках секции исследования механизмов каталитических реакций),
  • Разработка и усовершенствование промышленных катализаторов и технологий (в рамках секции промышленного катализа).

Тексты отчетов, полученные от членов НСК и научно-исследовательских коллективов, практически не подвергнуты корректировке.

ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

В 2020 году в рамках научно-организационной деятельности Научного совета по катализу ОХНМ РАН (НСК) были выполнены следующие мероприятия.

Выпущены четыре ежеквартальных сборника «Каталитический бюллетень», содержащие оперативную информацию о важнейших результатах фундаментальных и прикладных исследований в области катализа в России и за рубежом, материалы, посвященные деятельности выдающихся отечественных и зарубежных исследователей в области катализа; в сборниках дается перечень предстоящих конференций, краткие отчеты о проведенных конференциях, рабочих совещаниях и другие материалы. Членами НСК курируются журналы в области катализа: «Катализ в промышленности» (главный редактор В.Н. Пармон) и «Кинетика и катализ» (главный редактор В.И. Бухтияров). Секретариат НСК ведет переписку и текущую работу с членами Научного совета по катализу ОХНМ РАН.

Под эгидой Научного совета по катализу и при активном участии его членов организованы и проведены следующие конференции:

  • VI Всероссийская научная молодежная школа-конференция “Химия под знаком СИГМА: исследования, технологии, инновации”, 18-20 мая 2020 года в режиме онлайн, Омск, Россия (организаторы: Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Центр новых химических технологий ИК СО РАН, Омский государственный технический университет)
  • 3-я Всероссийская научная конференция “Методы исследования состава и структуры функциональных материалов” (МИССФМ 2020), 1-4 сентября 2020 года в режиме онлайн, Новосибирск, Россия (организаторы: Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Новосибирский государственный университет, Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН, Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН, Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН, Научный совет по катализу ОХНМ РАН)
  • Школа молодых ученых “Новые каталитические процессы глубокой переработки углеводородного сырья и биомассы”, 9-12 ноября 2020 года в режиме online, Красноярск, Россия (организаторы: Красноярский научный центр СО РАН, Сибирский федеральный университет, Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Российский научный фонд, АО «ГАЗ-ПРОМНЕФТЬ-ОНПЗ», Институт химии и химической технологии СО РАН)

Изданы материалы проведенных конференций.

Продолжается сотрудничество с организациями Академий наук РФ и стран СНГ, Министерствами РФ, институтами разных ведомств и другими организациями России, дальнего и ближнего зарубежья по различным вопросам научной, научно-организационной, учебно-преподавательской и общественной деятельности в области катализа.

При активном участии членов НСК проводится работа в рамках Комплексного плана научных исследований «Ресурсо- и энергоэффективные катализаторы и процессы», цель которого – повысить на международном уровне конкурентоспособность отечественной химической науки в области межотраслевых техно-логий, при этом применяя результаты фундаментальных исследований в конкретных направлениях для последующих исследований полного цикла.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ 2020 г.

Фундаментальные исследования в области создания новых каталитических систем и применения физических методов для их диагностики

Разработка новых материалов для создания катализаторов кислородной и углекислотной конверсии метана в синтез-газ.

Разработаны усовершенствованные каталитические материалы для кислородной и углекислотной конверсии метана в синтез-газ. Катализаторы на основе гидроталькитоподобных гидроксосолей [AlMg2NixCoy(OH)6.08][(NO3)nH2O] с соотношением Ni/Co = 3-7 позволяют достигать количественных выходов синтез-газа и в кислородной, и в углекислотной конверсии метана. Суммарное содержание Ni и Co в катализаторах (2% масс.) меньше, чем у большинства описанных аналогов. Полученные результаты превосходят показатели, достигнутые на аналогичном никелевом катализаторе. Катализаторы стабильно работают не менее 60 ч и не образуют углеродных нанотрубок и других углеродных отложений.

Результаты работы опубликованы:
A. G. Dedov, A. S. Loktev, V. P. Danilov, O. N. Krasnobaeva, T. A. Nosova, I. E. Mukhin, A. E. Baranchikov, Kh. E. Yorov, Alexey G. Dedov M. A. Bykov, I. I. Moiseev, Catalytic Materials Based on Hydrotalcite-Like Aluminum, Magnesium, Nickel, and Cobalt Hydroxides: Effect of the Nickel/Cobalt Ratio on the Results of Partial Oxidation and Dry Reforming of Methane to Synthesis Gas, Petroleum Chemistry, 2020, v. 60, No. 2, p. 194–203, Pleiades Publishing, Ltd., 2020, ISSN 0965-5441, DOI: 10.1134/S0965544120020048 [А.Г. Дедов, А.С. Локтев, В.П. Данилов, О.Н. Краснобаева, Т.А. Носова, И.Е. Мухин, А.Е. Баранчиков, Х.Э. Ёров, М.А. Быков, И.И. Моисеев. Каталитические материалы на основе гидроталькитоподобных гидроксидов Al, Mg, Ni, Co. Влияние соотношения никель : кобальт на результаты кислородной и углекислотной конверсии метана в синтез–газ, Нефтехимия, 2020, т. 60, № 2, с. 214–224. DOI: 10.1134/S0028242120020045].

академик РАН А.Г. Дедов, академик РАН И. И. Моисеев, д.х.н., проф. А.С. Локтев, аспирант И.Е. Мухин,
к.х.н. А.Е. Баранчиков, чл.-корр. РАН В.К. Иванов, д.х.н., проф. В.П. Данилов, О.Н. Краснобаева, Т.А. Носова
Российский государственный университет нефти и газа
(Национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина, г. Москва;
Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, г. Москва;
Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН, Москва

 

Новые катализаторы и процессы получения полупродуктов нефтехимии из продуктов переработки возобновляемого сырья

Разработаны новые катализаторы одностадийного получения ароматических углеводородов и олефинов C2-C4 конверсией изо-бутанола, н-бутанола и этилацетата. Бутиловые спирты и этилацетат могут производиться или производятся из углеводов, полученных из биомассы. В качестве катализаторов впервые использованы синтезированные ускоренным гидротермально-микроволновым методом непромотированные и совместно промотированные цинком и хромом цеолиты HMFI, в том числе синтезированные непосредственно в протонной форме, а также синтезированный композитный материал, содержащий цеолит HMFI и карбид кремния, являющийся активным в катализе. Установлено, что синтезированные катализаторы позволяют в одну стадию получать олефины C2-C4

Показано, что, варьируя условия процесса и тип используемого катализатора, удаётся преимущественно получать либо олефины C2-C4, либо ароматические углеводороды, преимущественно бензол-толуол-ксилольной фракции.

Результаты работы опубликованы:
Alexey G. Dedov, Alexander A. Karavaev, Alexey S. Loktev, Alexey S. Mitinenko, Igor E. Mukhin, Ekaterina A. Isaeva, Elena V. Rogaleva, Ilya I. Moiseev, Conversion of ethyl acetate into benzene–toluene–xylene fraction over MFI zeolite-based catalysts, Mendeleev Communications, 2020, v. 30, iss. 4, p. 459-461, IF = 1.694 Q2, https://doi.org/10.1016/j.mencom.2020.07.017; Alexey G. Dedov, Alexander A. Karavaev, Alexey S. Loktev, Alexey S. Mitinenko, Ilya I. Moiseev, Isobutanol conversion to petrochemicals using MFI-based catalysts synthesized by a hydrothermal-microwave method, Catalysis Today, 2020, v. 348, online version. https://doi.org/10.1016/ j.cattod.2020.04.064 IF=5.825, Q1; Дедов А.Г., Локтев А.С., Караваев А.А., Митиненко А.С., Исаева Е.А., Моисеев И.И., Способ получения композита на основе микропористого цеолита и карбида кремния, патент РФ № 2725586 Б.И. № 19, 2020 г. (Заявка на патент РФ №2020108036/013006 от 25.02.2020).

академик РАН А.Г. Дедов, академик РАН И. И. Моисеев, д.х.н., проф. А.С. Локтев, к.х.н. А.А. Караваев
Российский государственный университет нефти и газа
(Национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина, г. Москва;
Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН, г. Москва

 

Исследование палладий-содержащих катализаторов в восстановительном гидродехлорировании 4-хлорфенола

С целью разработки методов очистки сточных вод проведено восстановительное гидродехлорирование 4-хлорфенола в разбавленных водных растворах (75 мг/л) в присутствии катализаторов Pd/ZrO2SiO2, FePd/ZrO2SiO2 и Fe/ZrO2SiO2 (1 масс.% палладия и 10 масс.% железа). Палладий-содержащие катализаторы эффективно и стабильно (не менее 10 циклов превращения 15 мл раствора на 0.1 г катализатора в реакторе периодического действия) превращают 4-хлорфенол в фенол, железный катализатор менее активен в этой реакции. Подробное изучение катализаторов методами ИК-спектроскопии с адсорбцией СО и восстановлением in situ, ТПВ, СЭМ-ЭДА, ПЭМ, низкотемпературной адсорбции азота позволило выявить мезопористую текстуру катализаторов, малый размер частиц палладия, уникальную способность биметаллического катализатора к восстановлению (практически полное восстановление возможно при 30 °С водородом в водной суспензии), а также хорошее восстанавливающее действие водного раствора фенола в присутствии водорода при 30 °С .

Результаты работы опубликованы:
Lokteva Ekaterina S., Shishova Vera V., Tolkachev Nikolay N., Kharlanov Andrey N., Maslakov Konstantin I., Kamaev Alexey O., Kaplin Igor Yu, Savina Irina N., Golubina Elena V., Hydrodechlorination of 4-Chlorophenol on Pd-Fe Catalysts on Mesoporous ZrO2SiO2 Support, Molecules, 2021, v. 26, № 1, 141, doi 10.3390/molecules26010141.

д.х.н., проф. Е.С. Локтева, к.х.н., доцент Е.В. Голубина, И.Ю. Каплин
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова,
Химический факультет, г. Москва

 

Разработка методов приготовления катализаторов на основе оксида церия для окисления СО

Темплатным методом приготовлены катализаторы на основе оксида церия, допированного оксидом олова и модифицированного оксидом меди, которые проявили хорошие каталитические свойства в окислении СО. В работе сравнивали результаты применения двух темплатов – СТАВ и Pluronic 123, а также способа добавления оксида меди – непосредственно в ходе синтеза двойной системы оксид церия-олова или путем последующей пропитки готового двойного оксида. Двойной оксид, приготовленный с использованием Плюроника, продемонстрировал более высокую каталитическую эффективность по сравнению с полученным с использованием СТАВ, благодаря повышенной дефектности решетки и мобильности кислорода. Модификацию медью предпочтительно проводить в ходе синтеза двойного оксида, причем для модифицированных медью оксидов использование СТАВ более предпочтительно. Это вызвано положительным действием образования смешанного оксида CuCeSnOx, способного обеспечивать поверхностные центры Сu+, и низкой стабильностью карбонатных группировок на поверхности этой системы, что обеспечивает низкотемпературные каталитические свойства.

Результаты работы опубликованы:
Kaplin Igor Yu, Lokteva Ekaterina S., Tikhonov Artem V., Zhilyaev Kirill A., Golubina Elena V., Maslakov Konstantin I., Kamaev Alexey O., Isaikina Oksana Ya, Templated Synthesis of Copper Modified Tin-Doped Ceria for Catalytic CO Oxidation, Topics in Catalysis, 2020, v. 63, № 1-2, p. 86-98, doi 10.1007/s11244-020-01251-w.

д.х.н., проф. Е.С. Локтева, к.х.н., доцент Е.В. Голубина, И.Ю. Каплин
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова,
Химический факультет, г. Москва

 

Высокоселективная кросс-конденсация на основе продуктов, получаемых из возобновляемого сырья

Обнаружено, что в сверхкритическом состоянии этанол превращается в 1-бутанол в присутствии наноразмерных биметаллических Pd- и Au- и Cu-содержащих катализаторов, модифицированных металлами I, II, VIII групп Периодической таблицы и ряда редкоземельных элементов, нанесенных на поверхность γ-оксида алюминия. При практической исчерпывающей селективности выход 1-бутанола достигает 60%. В развитии реакции самоконденсации этанола были разработаны каталитические реакции кросс-конденсации различных оксигенатов, такие как взаимодействие этанола с изопропанолом в пентанол-2 и практически важная реакция ванилина с изопропанолом или ацетоном в зингерон или дегидрозингерон, являющиеся важными компонентами ряда медицинских препаратов. Экспериментально и теоретически были исследованы особенности механизма реакций кросс-конденсации и определены факторы, влияющие на стабильность в работе каталитических систем.

Результаты работы опубликованы:
S.A. Nikolaev, M.V. Tsodikov, A.V. Chistyakov, P.A. Chistyakova, D.I. Ezzhelenko, M.I. Shilina, PdCu nanoalloy supported on alumina: A stable and selective catalyst for the conversion of bioethanol to linear a-alcohols, Catalysis Today, 2020, DOI: 10.1016/ j.cattod.2020.06.061; П.А. Чистякова, А.В. Чистяков, М.В. Цодиков, Гетерогенно-каталитическое получение зингерона и дегидрозингерона, Нефтехимия, 2020, т. 60, № 5, с. 1-8, DOI: 10.31857/S0028242120050068; С.А. Николаев, М.В. Цодиков, А.В. Чистяков, П.А. Чистякова, Д.И. Эзжеленко, И.Н. Кротова, Влияние промотора M (M = Au, Ag, Cu, Ce, Fe, Ni, Co, Zn) на активность Pd-M/Al2O3 катализаторов конверсии этанола в a-спирты, Кинетика и Катализ, 2020, т. 61, № 6, с. 864-872, DOI: 10.31857/S045388112006012X.

к.х.н. А.В. Чистяков, д.х.н., проф. М.В. Цодиков
Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН, г. Москва

 

Скоростные превращения высокоустойчивого возобновляемого сырья в светлые продукты нефтехимии и энергоносители

В лаборатории каталитических нанотехнологий ИНХС РАН развиваются научные основы плазменно-каталитического превращения высокоустойчивых компонентов растительной биомассы и остаточных нефтяных фракций, стимулированных микроволновым излучением, в светлые продукты. Для этих исследований была разработана оригинальная установка.

Найдено, что формирование на поверхности лигнина древесного происхождения железосодержащих каталитических компонентов до 0,5% приводит к существенному увеличению поглощения микроволнового излучения с быстрым возникновением пробойных эффектов и генерированием плазмы (чистый лигнин не поглощает МВИ в достаточной степени для генерирования плазмы).

Показано, что в плазменно-каталитическом режиме, стимулированном микроволновым излучением, протекают с высокой интенсивностью процессы углекислотного риформинга лигнина древесного происхождения в синтез-газ и гидрогенизационного превращения в жидкие ароматические углеводороды (т.н. монолигнолы). Время протекания полного превращения высокоустойчивого субстрата составляет 20-25 минут, конверсия лигнина по обоим направлениям достигает 65%. Селективность по синтез-газу состава Н2/СО ~ 1 составляет 94%; при протекании гидрогенизационного процесса выход светлых ароматических монолигнолов составляет 50%. На основе углеродного остатка превращения лигнина разработан способ получения однороднопористого адсорбента, проявляющего высокую хемосорбционную способность по отношению к ароматическим углеводородам. Разработанный подход перспективен для практически полной утилизации лигнина, количество которого в отходах достигает 150 млн т/год.

Результаты работы опубликованы:
P. A. Zharova , O. V. Arapova, G. I. Konstantinov, A. V. Chistyakov, and M. V. Tsodikov, Kraft Lignin Conversion into Energy Carriers under the Action of Electromagnetic Radiation, Journal of Chemistry, 2019, 1-9, doi.org/10.1155/2019/6480354; О.В. Арапова, А.В. Чистяков, М.В. Цодиков, И.И. Моисеев, Лигнин – возобновляемый ресурс углеводородных продуктов и энергоносителей (обзор), Нефтехимия, 2020, т. 60, № 3, с. 251–269, DOI: 10.1134/ S0028242119010118; Alexander I. Netrusov, Vladimir V. Teplyakov, Mark V. Tsodikov, Andrey V. Chistjakov, Polina A. Zharova, Maxim G. Shalygin. Laboratory scale production of hydrocarbon motor fuel components from lignocellulose: Combination of new developments of membrane science and catalysis, Biomass and Bioenergy, 2020, 135:105506 (Doi: 10.1016/j.biombioe.2020.105506; О.В. Арапова, А.В. Чистяков, Т.А. Паланкоев, Г.Н. Бондаренко, М.В. Цодиков, Переработка лигнина в жидкие продукты в присутствии Fe и Ni под воздействием микроволнового излучения, Нефтехимия, 2020, т. 60, № 5, с. 1–7, DOI: 10.31857/S0028242120050020; M. V. Tsodikov, S. A. Nikolaev, A. V. Chistyakov, O. V. Bukhtenko, A. A. Fomkin, Formation of adsorbents from Fe-containing processing residues of lignin, Microporous and Mesoporous Materials, 2020, 160, 10089. DOI: doi.org/10.1016/j.micromeso.2020.110089, Патент РФ №2724253 (13).

к.х.н. Г.И. Константинов, к.х.н. А.В. Чистяков, д.х.н., проф. М.В. Цодиков
Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН, г. Москва

 

Математическая модель для изучения влияния процессов массо- и теплопереноса на свойства колебательных режимов в реакции окисления СО на металлах платиновой группы

Методом математического моделирования изучено влияние процессов массо- и теплопереноса на свойства колебательных режимов в реакции окисления СО на металлах платиновой группы. На базе точечной модели, построенной в рамках механизма Лэнгмюра-Хиншельвуда с учетом процессов окисления-восстановления катализатора, построена распределенная модель типа реакция–диффузия–конвекция для трехмерной области (3D-RDC). Созданная математическая модель хорошо описывает экспериментальные данные, полученные с помощью метода PLIF.

Показано, что высокая реакционная способность гидратированного оксида титана в образовании титанатов ЩЗЭ в условиях обработки в среде водного флюида при температурах ≤ 400 °С позволяет проводить их синтез внутри сферических гранул пористого α-Al2O3. Определены условия синтеза, в которых возможно регулирование распределения нанесенной фазы по глубине гранулы носителя.

Изучено превращение этанола на Cu-Ce-Zr системах и показано, что значительные количества Н2 наблюдаются в присутствии катализаторов, на поверхности которых эффективно образуется высокотемпературный формиатный комплекс. Образование водорода сопровождается при этом образованием СО. Наличие формиатного комплекса на носителе не приводит к образованию водорода. Это означает, что существование формиатов на кластерах CuO является необходимым условием получения водорода.

д.х.н., проф. В.Н. Корчак, д.х.н. М.М. Слинько, д.х.н. М.Ю. Синев,
к.х.н. Е.А. Лагунова, Ю.А. Гордиенко, д.х.н. В.А. Матышак, к.х.н. О.Н. Сильченкова
Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, г. Москва

 

Очистка газовых и жидких смесей от соединений серы

Разработан новый тип адсорбентов-катализаторов для удаления соединений серы из газовых и жидких углеводородных смесей на основе поликатионных оксидных наночастиц (Mn, Zn, Cu), инкапсулированных в матрицу цеолитов. В качестве адсорбентов они также исключительно эффективны для очистки углеводородов от непредельных соединений (ацетиленов и диенов). Их адсорбционная емкость по соединениям серы в 5-20 раз превосходит лучшие из цеолитных адсорбентов. При сочетании адсорбционной и каталитической активности они способны практически полностью удалять соединения серы из газовых или жидких смесей. Так, при использовании в десульфуризации природного газа содержание соединений серы снижается от 50 ppm до 10-20 ppb, т.е. в 5000 раз! Традиционные системы достигают только 10-20 кратного снижения. Аналогично при очистке жидких углеводородов концентрация тиолов снижается от 40 ppm до 60 ppb (в 800 раз), тогда как традиционные адсорбенты способны снижать содержание тиолов лишь в 30 раз. Катализатор-адсорбент полностью регенерируем.

проф., д.х.н. Л.М. Кустов, д.х.н. А.А. Грейш, к.х.н. П.В. Соколовский
Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, г. Москва

 

Гидродеоксигенирование глицерина в 1,2-пропандиол

Разработаны новые методы получения нанесенных золотосодержащих биметаллических катализаторов путем редокс-нанесения золота на монометаллический катализатор с предварительно сформированными наночастицами Cu, Pd, Pt, Ru, позволяющие получать высокодисперсные биметаллические наночастицы Au/Me или Au/MeOx. Синтезированы низкопроцентные биметаллические золотосодержашие катализаторы с ультранизким содержанием золота – 0.025-0.2% масс., биметаллические золотосодержащие системы. Система Au/RuO2/θ-Al2O3 показала высокую эффективность в реакции гидродегидроксилирования глицерина в 1,2-пропандиол.

проф., д.х.н. Л.М. Кустов, к.х.н. Е.А. Редина, к.х.н. О.А. Кириченко, асп. К.В. Виканова
Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, г. Москва

 

Разработка и исследование нового катализатора синтеза Фишера-Тропша

Впервые исследовано влияние графитового скелета как нового типа теплопроводящего компонента гранулированных катализаторов высокоэкзотермических процессов. На этой основе разработан и внедрен в промышленном масштабе новый катализатор синтеза Фишера-Тропша ИНФРА S2. По результатам исследования опубликована статья в журнале «Applied Catalysis A».

Также были проведены исследования синергетических явлений между кобальтовыми и кислотными (по Бренстеду) активными центрами во вторичных превращениях углеводородов в ходе синтеза Фишера-Тропша. Впервые установлено две отчетливые температурные области (170-210 °С и 220-260 °С), в которых наблюдаются существенно различные механизмы превращений. Опубликована статья в журнале Catalysis Today.

д.х.н. В.З. Мордкович
Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов, г. Троицк, г. Москва

 

Утилизация монооксида углерода в непрерывном производстве стали из железной руды

Утилизация отходящих газов, образующихся в процессе непрерывной выплавки низкоуглеродистой стали из железной руды, является актуальной проблемой как с экономической, так и с экологической точек зрения. Рассмотрен способ утилизации выбросных газов, содержащих до 60,0÷90,0 об. % монооксида углерода. Способ предусматривает получение водорода путем каталитической конверсии монооксида углерода с водяным паром.

В связи с тем, что процесс каталитической конверсии монооксида углерода с водяным паром протекает с выделением большого количества тепла, утилизацию больших количеств СО предложено осуществлять в каскаде нескольких последовательно соединенных реакторов с промежуточным охлаждением проконвертированного газа. Катализаторы, которые могут эксплуатироваться в таких жестких условиях проведения этого процесса, должны иметь высокую каталитическую активность, термостабильность и механическую прочность.

Для осуществления процесса каталитической конверсии с водяным паром был выбран разработанный нами промотированный диспрозием (до 2,0 масс. % DyO) медь-цинк-алюмо-кальциевый катализатор серии НТК-10-2ЛФ (НИАП-06-04) с содержанием меди 27,0 ± 4,0 масс. % CuO и цинка 40,0 ± 4,0 масс. % ZnO. Уменьшенное содержание меди и увеличенное содержание цинка в катализаторе, а также введение в его состав диспрозия в качестве промотора способствуют меньшей рекристаллизации активного компонента при высоких температурах процесса, которые получаются в случае переработки больших количеств монооксида углерода. Сравнение каталитической активности по степени превращения СО показывает, что она практически одинакова во всем температурном интервале (280÷550 °С). Показано, что катализатор НТК-10-2ЛФ, содержащий DyO, проявляет высокую термостабильность до 550 °С.

Катализатор может эксплуатироваться при объемных скоростях до 10000÷15000 ч–1 в температурном диапазоне до 550 °С. Отработана технология приготовления катализаторов НТК-10 (НИАП-06-04) в различной геометрической форме (таблетки, кольца, экструдаты). Катализатор достаточно устойчив при длительном воздействии воды и водяного пара.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Тульской области в рамках научного проекта № 19-48-710014.

к.т.н., доцент В.Н. Ефремов, д.х.н., проф. Е.З. Голосман
ООО “НИАП-КАТАЛИЗАТОР”, г. Новомосковск
к.т.н., доцент П.И. Маленко, ассистент Е.А. Протопопов
Тульский государственный университет, г. Тула

 

Синтез платинаорганических катализаторов для гидросилилирования полидиметилсилоксановых олигомеров

Получены первые представители платинаорганических комплексов с ортозамещёнными диалкиларилфосфиновыми лигандами, являющиеся активными катализаторами процессов гидросилилирования полидиметилсилоксановых олигомеров с настраиваемой каталитической активностью, эффективность которых в десятки раз превосходит показатели современных мировых аналогов.


Схема образования платинаорганических катализаторов процесса гидросилилирования

Впервые показано, что ортозамещённые диалкиларилфосфины (лиганды Бухвальда) при взаимодействии с комплексами платины(0) на основе 1,3-дивинил-1,1,3,3-тетраметилдисилоксана (dvtms) способны образовывать активные платинаорганические катализаторы процессов гидросилилирования (аддитивной сшивки) жидких силиконовых смесей, содержащих винил-терминированные и гидридные полидиметилсилоксановые олигомеры, с образованием силиконовых полимеров (жидких силиконовых резин) с заранее заданными свойствами, высоко востребованных в современной промышленности и медицине. Установлено, что варьирование природы заместителей в фосфорорганическом лиганде приводит к изменению каталитической активности полученных комплексов и может быть использовано для настройки каталитических свойств катализатора и характеристик получаемых силиконовых полимеров за счёт экранирования аксиального положения платинового центра каталитически активной формы лабильным ортозаместителем ароматического фрагмента при атоме фосфора.

Результаты работы опубликованы: Lukin R.Y., Kuchkaev A.M., Sukhov A.V., Bekmukhamedov G.E., Yakhvarov D.G., Platinum-catalyzed hydrosilylation in polymer chemistry, Polymers, 2020, vol. 12, Art. 2174; Lukin R.Y., Emelyanov D.A., Kachmarzhik A.D., Sukhov A.V., Sinyashin O.G., Yakhvarov D.G., Effect of Buchwald-type ligands on platinum catalyzed hydrosilylation of vinyl terminated polydimethylsiloxane, Mendeleev Commun., 2019, vol. 29, p. 458-460.

д.х.н., проф. РАН Д.Г. Яхваров, Г.Э. Бекмухамедов, А.М. Кучкаев,
Р.Ю. Лукин, А.В. Сухов, д.х.н., проф. А.А. Карасик, академик РАН О.Г. Синяшин
Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова ФИЦ КазНЦ РАН, г. Казань

 

Новый синтез гранулированных цеолитов ZSM-5 высокой степени кристалличности с иерархической пористой структурой – путь к созданию высокоэффективных катализаторов для нефтехимии и промышленного органического синтеза

С помощью методов химического и рентгеноструктурного анализа, адсорбционных измерений, низкотемпературной адсорбции азота, сканирующей электронной микроскопии, ВМУ ЯМР 27Al изучены закономерности кристаллизации в растворах силиката натрия гранул, состоящих из кристаллов ZSM-5 и частиц синтетического аморфного алюмосиликата. На основе полученных результатов разработан способ синтеза гранулированного цеолита NaZSM-5 (Si/Al=15) высокой фазовой чистоты и степени кристалличности 100% с иерархической пористой структурой. Способ включает стадии смешения 60% масс. порошкообразного цеолита ZSM-5 и 40%мас. аморфного алюмосиликата, увлажнения смеси водой и механической грануляции в гранулы диаметром 1.6±0.2 мм и длинной 3-6 мм, сушки при 150ºС в течение 4 часов в атмосфере воздуха и кристаллизацию полученных гранул в реакционной смеси состава: 2,2Na2O ∙2,3R ∙Al2O3 ∙70SiO2 ∙444H2O (где R - темплат) при 150-160ºС с предварительной выдержкой при 30 ºС в течение 24 ч. Предложена экспериментально обоснованная стадийная схема формирования (диаметр: 1.6-2.0 мм, длина: 3.0-6.0 мм) указанного выше цеолитного материала

к.х.н. О.С. Травкина, к.х.н. Р.З. Куватова, к.х.н. И.Н. Павлова,
д.х.н., проф. Б.И. Кутепов, чл.-корр. РАН У.М. Джемилев
Институт нефтехимии и катализа УФИЦ РАН, г. Уфа

 

Гетерогенно-каталитический синтез промышленно важного 2-метил-5-этилпиридина на цеолитах FAU (H-Y и H-Yh) с различной пористой структурой

С целью разработки перспективного для промышленности метода получения 2-метил-5-этилпиридина (МЭП) осуществлен его синтез с использованием цеолитных катализаторов структурного типа FAU с различной пористой структурой: высокодисперсного микропористого HNа-Y и иерархического HNа-Yh. Осуществлен синтез 2-метил-5-этилпиридина реакцией ацетальдегида с аммиаком в автоклаве при 130-160 °C, мольном соотношении CH3СOH:NH3 = 1:3, содержании катализатора 1-20 масс. % на исходный ацетальдегид. Установлено, что в зависимости от условий реакции и кислотности цеолитов в присутствии изученных катализаторов селективность образования МЭП достигает 91-100%. Изучение стабильности действия катализаторов показало, что глубокодекатионированный цеолит HNа-Ymmm обеспечивает 100% селективность образования МЭП в течение 4-5 циклов при небольшом снижении активности, в то время как цеолит HNа-Y активен только в первом цикле. Разработанные катализаторы перспективны для промышленного использования.

д.х.н. Н.Г. Григорьева, к.х.н. С.В. Бубеннов,
м.н.с. Н.А. Филиппова, чл.-корр. РАН У.М. Джемилев
Институт нефтехимии и катализа УФИЦ РАН, г. Уфа

 

Новая реакция в синтезе замещенных пирролов и пиридинов, катализируемая Cp2ТiC2

С целью разработки нового универсального метода синтеза практически важных пирролов и пиридинов впервые осуществлена реакция гетероциклизации терминальных ацетиленов с арил- и алкилнитрилами и EtAlCl2 в присутствии катализатора Cp2ТiC2. (10 мол. %) и восстановителя – мелкодисперсного порошка металлического Mg в условиях (растворитель ТГФ, 0 0 °С, 8 ч) при соотношении исходных мономеров – ацетилена и нитрила – 2:1. Установлено, что арилзамещенные нитрилы вступают в реакцию с терминальными ацетиленами и EtAlCl2 в описанных выше условиях с образованием замещенных пирролов с выходами 40-77%. В случае алкилзамещенных нитрилов в разработанных условиях удается направить реакцию гетероциклизации в сторону образования соответствующих замещенных пиридинов с выходами 50-65%. Разработанные универсальные способы синтеза замещенных пирролов и пиридинов перспективны для применения как в лабораторной практике, так и в промышленности.

чл.-корр. РАН У.М. Джемилев, к.х.н. Л.О. Хафизова,
к.х.н. М.Г. Шайбакова, асп. Н.А. Рихтер
Институт нефтехимии и катализа УФИЦ РАН, г. Уфа

 

Новая стратегия в синтезе пятичленных фосфорорганических соединений – фосфоланов с применением реакции Джемилева

В развитие проводимых в ИНК УФИЦ РАН исследований в области химии фосфорорганических соединений разработан оригинальный однореакторный метод синтеза фосфоланов и фосфоленов, основанный на применении на ключевой стадии синтеза реакции каталитического циклоалюминирования линейных и циклических олефинов, дизамещенных ацетиленов с помощью AlEt3 в присутствии катализатора Cp2ZrCl2 с получением интермедиатных замещенных алюминациклопентанов или алюминациклопентенов, которые in situ реагируют с РХ3 или РХ5 с образованием целевых замещенных монофосфоланов и бис-фосфоланов, а также фосфоленов с достаточно высокими выходами 65-85%. Разработанная реакция имеет общий характер и перспективна не только в лабораторной практике, но и для разработки промышленных технологий получения широкого ассортимента полезных веществ – лекарственных препаратов, средств защиты растений, экстрагентов, лигандов для каталитических систем.

проф. РАН, д.х.н. В.А. Дьяконов, к.х.н. А.А. Махаматханова, чл.-корр. РАН У.М. Джемилев
Институт нефтехимии и катализа УФИЦ РАН, г. Уфа

 

Исследования механизмов каталитических реакций, базирующиеся на новом методе анализа дифференциальной селективности, использующем фазовые траектории реакций

Продолжены исследования механизмов каталитических реакций, базирующиеся на новом методе анализа дифференциальной селективности, использующем фазовые траектории реакций. Доказана обратимость стадии активации нереакционноспособных арилхлоридов палладиевыми катализаторами в реакции Сузуки-Мияуры, что принципиально отличается от ранее установленного необратимого характера активации более реакционноспособных арилиодидов и арилбромидов. Более того, обратимость активации арилхлоридов сильнее всего влияет на протекание реакции с наименее реактивными дезактивированными арилхлоридами. Полученные данные полностью опровергают возможность лимитирования скорости реакции на стадии активации субстрата, что предполагалось в течение последних трех десятилетий и исключает медленную активацию арилхлоридов как главный фактор их низкой реакционной способности в реакции Сузуки-Мияуры.

Доказано, что закономерности дифференциальной селективности реакций арилирования алкенов (реакция Мицороки-Хека) и реакции прямого C-H арилирования индолов однозначно указывают на неадекватность «классического» линейного механизма. Обнаруженная независимость дифференциальной селективности по продуктам превращения двух конкурирующих алкенов в реакции Хека или двух конкурирующих индолов в реакции прямого арилирования от арильного заместителя и галогена в арилирующем реагенте, а также от природы противоионов добавляемых галогенидных солей указывает на активацию субстратов интермедиатами, не содержащими фрагментов арилгалогенида. Показано, что совокупность экспериментальных данных согласуется с нелинейным кооперативным механизмом катализа с участием двух различных форм катализатора в активации двух реагирующих субстратов.

Все результаты были получены в реальных каталитических условиях без использования каких-либо модельных экспериментов.

д.х.н., проф. А.Ф. Шмидт, к.х.н., доцент А.А. Курохтина,
к.х.н. Е.В. Ларина, к.х.н. Е.В. Ярош, аспирант Н.А. Лагода
Иркутский государственный университет, г. Иркутск

 

Причины антибатной зависимости частоты оборотов гидрирования ненасыщенных соединений от концентрации палладиевого катализатора

Обнаружен антибатный характер зависимости частоты оборотов гидрирования ненасыщенных соединений (алкинов, ацетиленовых спиртов и алкенов) под действием Pd-P от концентрации катализатора. Совокупностью кинетических методов и электронной микроскопии дискриминированы гипотезы о причинах антибатной зависимости частоты оборотов: диссоциация поликристаллических Pd-P частиц, смещение равновесия катализатор – стабилизатор и агрегирование – дезагрегирование Pd-P частиц. Установлено, что основной причиной влияния концентрации катализатора на кажущуюся частоту оборотов в диапазоне 0.125 – 1 ммоль⋅л–1 является агрегирование Pd-P частиц в растворе. В зависимости от природы субстрата действие этого фактора на активность различно. На примере гидрирования стирола показа-но соответствие предложенной кинетической модели экспериментальным данным и определены константы скоростей отдельных стадий.

Результаты работы опубликованы:
Скрипов Н.И., Белых Л.Б., Стеренчук Т.П., Левченко А.С., Шмидт Ф.К., Причины антибатной зависимости частоты оборотов гидрирования ненасыщенных соединений от концентрации палладиевого катализатора, Кинетика и катализ, 2021, т. 62, № 2, с. 245-253.

д.х.н., проф. Ф.К. Шмидт, д.х.н., проф. Л.Б. Белых,
к.х.н., доцент Н.И. Скрипов, к.х.н. Т.П. Стеренчук, магистрант А.С. Левченко
Иркутский государственный университет, г. Иркутск

 

Эволюция каталитической системы HAuCl4/ДМСО в процессе катализа гидроаминирования пропаргиловых эфиров арабиногалактана имидазолами и бензимидазолом

Для лабильных природных полисахаридов катализаторы на основе золота являются альтернативой обычно используемым в таких реакциях щелочным катализаторам, поскольку известно, что щелочи вызывают деструкцию (пилинг) макромолекулы сахара. С целью синтеза новых фармакологически перспективных функционализированных и золотосодержащих полисахаридов впервые осуществлено гидроаминирование пропаргиловых эфиров арабиногалактана имидазолами и бензимидазолом в присутствии каталитической системы HAuCl4/ДМСО.

Методом рентгеновской фотоэлектронной микроскопии показано восстановление Au(III) в условиях гидроаминирования с образованием Au(I) (∼25%) и преимущественно Au(0). Золото в указанных валентных состояниях содержится в виде частиц размером 190-640 нм. Формирование Au(0) and Au(I) в ходе гидроаминирования может объясняться известной восстанавливающей способностью матрицы арабиногалактана. Гидрохлориды имидазолпроизводных арабиногалактана демонстрируют высокую бактериостатическую активность в отношении тестовых грамположительных микроорганизмов, подтверждая тем самым перспективность новых биоактивных производных на основе данного природного полисахарида, выделяемого в пилотных масштабах из древесины сибирской лиственницы.

Результаты работы опубликованы:
Carbohydrate Polymers. 2020. V. 246. Article number 116638. DOI: 10.1016/j.carbpol. 2020.116638. IF 7.182, Q1

академик РАН Б.А. Трофимов, к.х.н. Л.А. Грищенко, д.х.н. Л.Н. Паршина, д.х.н. Л.И. Ларина,
к.х.н. Л.А. Беловежец, д.х.н., доцент И.В. Клименков, д.х.н., проф. А.Ю. Устинов
Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского СО РАН, г. Иркутск


Научный совет по катализу (продолжение)

Подробнее


За рубежом

Подробнее


Приглашения на конференции

Подробнее



Copyright © catalysis.ru 2005–2024
Политика конфиденциальности в отношении обработки персональных данных