22 октября 2024
Ученые создали эффективные блочные катализаторы для гидропроцессов с применением аддитивных технологий
10 октября 2024
Вести Новосибирск: Новосибирские учёные создали уникальный фильтр с платиной для очистки воздуха
Изучение гидрирования диметилацетилендикарбоксилата в нулевом магнитном поле
Применение ЯМР в сильном магнитном поле для изучения химических превращений в условиях, близких к используемым в промышленности, затруднительно. В частности, металлический реактор предотвращает проникновение радиочастотных волн, необходимых для регистрации сигнала ЯМР. Кроме того, спектр ЯМР неоднородных образцов недостаточно информативен. Для решения этой проблемы в данной работе предложено использовать ЯМР в нулевом (сверхнизком) магнитном поле, поскольку металл не оказывает экранирующего эффекта на низких частотах ЯМР. Для создания достаточного сигнала ЯМР использован метод индуцированной параводородом поляризации ядер. В работе исследована двухстадийная реакция гидрирования диметилацетилендикарбоксилата в диметилмалеат и диметилсукцинат в контейнере из титана. Результаты показали, что с помощью ЯМР в нулевом поле можно изучать химические превращения в металлическом контейнере и наблюдать кинетику процесса с высоким спектральным разрешением при непрерывном барботировании параводорода через исследуемый раствор, что невозможно в сильных полях. Спектроскопия ЯМР в нулевом поле может найти широкое применение в области катализа для наблюдения кинетики химических превращений и изучения механизмов химических реакций в реальных условиях. Исследования проведены совместно с коллегами из института Гельмгольца в Майнце, Германия, и поддержаны грантом РФФИ (№ 19-29-10003).
Результаты работы опубликованы:
D. B. Burueva, J. Eills,
J. W. Blanchard, A. Garcon, R. Picazo-Frutos, K. V. Kovtunov,
I. V. Koptyug, D. Budker. Chemical reaction monitoring using zero-field nuclear magnetic resonance enables study of heterogeneous samples in metal containers, Angewandte Chemie Internation Edition, 59, 17026-17032 (2020); https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202006266.
к.х.н. Д.Б. Буруева, др. Дж. Ийлс, др. Дж.У. Бланшард, др. А. Гарсон,
Р. Пиказо-Фрутос, д.х.н. К.В. Ковтунов, д.х.н. проф. И.В. Коптюг, проф. др. Д. Будкер
Международный томографический центр СО РАН, г. Новосибирск
Институт Гельмгольца в Майнце, г. Майнц, Германия
Синтез и охарактеризование нового металл-органического каркаса на основе титана для фотокаталитических приложений
В работе, проведенной в соавторстве с KAUST (Saudi Arabia), предложен синтез и проведена характеризация нового устойчивого металл-органического каркаса на основе титана, АСМ-1. Его структура включает бесконечные цепи Ti-O и органические лиганды-фотосенсибилизаторы, где комбинация высокоподвижных фотогенерируемых электронов и высокой локализации дырок на органическом линкере приводят к большим временам жизни состояний с разделенными зарядами. С помощью метода ЭПР (МТЦ СО РАН) проведены исследования и подтвержден фото-индуцированный перенос электрона с органического линкера на титан. Энергетическая структура данного каркаса благоприятна для широкого спектра фотокаталитических приложений, от генерации водорода до селективного окисления органических субстратов.
Спектры ЭПР Ti3+ (gx,y = 1.944; gz = 1.902) в ACM-1 до фотооблучения и
после облучения длиной волны 375/425 нм.
Результаты работы опубликованы:
A. Cadiau, N. Kolobov, S. Srinivasan, M. Goesten, H. Haspel, A. Bavykina, M. Tchalala,
P. Maity, A. Goryachev, A. Poryvaev, M. Eddaoudi, M. Fedin, O. Mohammed, J. Gascon, A new Titanium Metal Organic Framework with visible-light responsive photocatalytic activity, Angew. Chem. Int. Ed., 59 (2020) 13468-13472.
асп. А.С. Порываев, д.ф.-м.н., проф. РАН М.В. Федин
Международный томографический центр СО РАН, г. Новосибирск
Разработка палладиевых катализаторов для селективного окисления арилалканов
Предложено семейство катализаторов на основе комплексов палладия(II) с N4-донорными лигандами, позволяющих селективно окислять арилалканы по бензильному положению надуксусной кислотой при низких загрузках катализатора (< 1% мол.). В зависимости от условий реакция может протекать с преимущественным образованием 1-арилалканолов либо соответствующих кетонов с высокой селективностью (до 98 %). Изучен механизм каталитического действия предложенных систем. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что реакция бензильного окисления протекает в соответствии с рекомбинационным механизмом, аналогичным механизму действия металлоферментов семейства P450, а частицей, ответственной за скорость-лимитирующий отрыв бензильного атома водорода, выступает терминальный палладий-кислородный комплекс. Противоречие теоретическому запрету на существование терминальных металл-оксо комплексов поздних переходных металлов («oxo-wall») следует считать кажущимся: данные квантовохимического моделирования предсказывают триплетное состояние данной частицы с локализацией двух неспаренных электронов на Pd-O фрагменте, что позволяет интерпретировать её как оксильный комплекс палладия(III).
Результаты работы опубликованы:
Д.П. Лубов, А.А. Брылякова, Д.Г. Самсоненко, Д.Г. Шевень, Е.П. Талзи, К.П. Брыляков, Dalton Trans, 2020, 49, р. 11150-11156.
Д.П. Лубов, к.х.н. А.А. Брылякова, к.х.н. Д.Г. Самсоненко,
к.х.н. Д.Г. Шевень, д.х.н., проф. Е.П. Талзи, д.х.н., проф. РАН К.П. Брыляков
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г. Новосибирск
Разработка способа прямого энантиоселективного С-Н гидроксилирования арилалканов пероксидом водорода
Разработан способ прямого энантиоселективного С-Н гидроксилирования арилалканов по бензильному положению «зелёным» окислителем – пероксидом водорода с высокой энантиоселективностью (до 97 %), использующий каталитические системы на основе хиральных негемовых комплексов марганца (0.2-0.4% мол.) в варьируемых условиях. Достигаемые показатели выход/энантиоселективность являются рекордными для известных процессов асимметрического окисления с использованием синтетических катализаторов на основе комплексов переходных металлов. С помощью данного способа выполнено энантиоселективное гидроксилирование ряда производных 3,4-дигидрохинолинона и аналогов, являющихся распространёнными структурными единицами биологически активных соединений.
Результаты работы опубликованы:
Р. В. Оттенбахер, Е. П. Талзи, К. П. Брыляков, J. Catal., 2020, 390, р. 170-177.
к.х.н. Р.В. Оттенбахер, д.х.н., проф. Е.П. Талзи, д.х.н., проф. РАН К.П. Брыляков
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г. Новосибирск
Биметаллические электрокатализаторы на основе Ni для реакции окисления водорода
Комплексное исследование серии электрокатализаторов 60% Ni/KB, 57% Ni20Cu1/KB и 59% Ni10Mo1/KB с применением различных физико-химических (в том числе in situ) методов позволило впервые показать, что степень окисленности поверхности катализатора (наличие центров Ni/NiOx) определяет его активность в реакции окисления водорода. Электронное влияние второго металла на свойства никеля, считавшееся ранее ключевым параметром в биметаллических NiM/C катализаторах, практичеcки не сказывается на удельной активности металлических (полностью восстановленных) образцов. На основе полученных данных сформулированы новые подходы к разработке эффективных электрокатализаторов на основе никеля.
Результаты работы опубликованы:
Oshchepkov A.G., Braesch G., Bonnefont A., Savinova E.R., Chatenet M., Recent Advances in the Understanding of Nickel-Based Catalysts for the Oxidation of Hydrogen-Containing Fuels in Alkaline Media, ACS Catalysis, 2020, V. 10, № 13, р. 7043-7068, DOI: 10.1021/acscatal.0c00101; Oshchepkov A.G., Bonnefont A., Savinova E.R., On the Influence of the Extent of Oxidation on the Kinetics of the Hydrogen Electrode Reactions on Polycrystalline Nickel, Electrocatalysis, 2020, V. 11, № 2, р.133-142, DOI: 10.1007/s12678-019-00560-3; Kuznetsov A.N., Oshchepkov A.G., Cherstiouk O.V., Simonov P.A., Nazmutdinov R.R., Savinova E.R., Bonnefont A., Influence of the NaOH Concentration on the Hydro-gen Electrode Reaction Kinetics of Ni and NiCu Electrodes, ChemElectroChem, 2020, V. 7, № 6, р. 1438-1447, DOI: 10.1002/
celc.202000319; Braesch G., Oshchepkov A.G., Bonnefont A., Asonkeng F., Maurer T., Maranzana G., Savinova E.R., Chatenet M., Nickel 3D Structures Enhanced by Electrodeposition of Nickel Nanoparticles as High Performance Anodes for Direct Borohydride Fuel Cells, ChemElectroChem, 2020, V. 7, № 7. р. 1789-1799, DOI: 10.1002/celc.202000254; Braesch G., Wang Z., Sankarasubramanian S., Oshchepkov A.G., Bonnefont A., Savinova E.R., Ramani V., Chatenet M., A High Performance Direct Borohydride Fuel Cell Us-ing Bipolar Interfaces and Noble Metal-Free Ni-Based Anodes, Journal of Materials Chemistry A, Materials for Energy and Sustainability, 2020, V. 8, № 39, р. 20543-20552, DOI: 10.1039/d0ta06405j.
к.х.н. А.Г. Ощепков, к.х.н. П.А. Симонов, А.Н. Кузнецов,
к.х.н. О.В. Шерстюк, д.х.н., проф. РАН Д.В. Козлов
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН,
г. Новосибирск
Фотоактивные самоочищающиеся тканевые материалы
Разработан метод создания самоочищающихся тканевых материалов путём закрепления на поверхности тканевых волокон фотоактивного компонента на основе нанокристаллического диоксида титана, допированного азотом и модифицированного переходными металлами. Предложенный подход позволяет получать текстильные материалы, отличительной особенностью которых является способность под действием солнечного света или света искусственных источников освещения осуществлять окислительную деструкцию химических веществ, макромолекул, вирусов и бактерий, обеспечивая тем самым очистку и обеззараживание собственной поверхности и окружающего пространства, что позволяет использовать их для изготовления защитной одежды и специальных изделий для работы с опасными биологическими и химическими загрязнителями с целью снижения риска распространения опасных инфекций и создания безопасных условий работы сотрудников.
Фотоактивные тканевые материалы предназначены для изготовления: средств индивидуальной защиты (костюмов, халатов, спецодежды) для работников медицины и здравоохранения, биохимических лабораторий; защитной одежды при работе с боевыми отравляющими и токсичными органическими веществами; защитной одежды при работе на опасных производствах и ликвидациях последствий чрезвычайных ситуаций; антибактериальных тканей; самоочищающихся тканей в интерьере помещений; тканевых фильтров в системах очистки и обеззараживания воздуха.
Результаты работы опубликованы:
M. Solovyeva, D. Selishchev, S. Cherepanova, G. Stepanov, E. Zhuravlev, V. Richter, D. Kozlov, Self-cleaning photoactive cotton fabric modified with nanocrystalline TiO2 for efficient degradation of volatile organic compounds and DNA contaminants, Chem. Eng. J., 388 (2020) 124167, doi:10.1016/j.cej.2020.124167.
к.х.н. Селищев Д.С., д.х.н., проф. РАН Д.В. Козлов
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН,г. Новосибирск
Оптимизация химического состава цеолитов Y и ZSM-5 для реакций крекинга углеводородов бензинового ряда
Изучены цеолиты Y с содержанием оксидов РЗЭ от 0,5 до 10 масс. %, а также ZSM-5, модифицированные фосфором. На их основе получены катализаторы, обеспечивающие повышенную активность и селективность образования легких алкенов при крекинге углеводородов бензинового ряда. Максимальный выход легких алкенов достигается при превращении н-алканов с относительно высокой молекулярной массой (н-додекан, н-гексадекан). Крекинг гексена-1 и циклогексена в сравнении с алканами протекает с более высокими выходами легких алкенов. Присутствие серосодержащих соединений способствует увеличению выхода легких алкенов при крекинге алканов за счет протекания реакций переноса водорода.
к.т.н. В.П. Доронин, к.х.н. О.В. Потапенко,
Т.П. Сорокина, д.х.н. А.В. Лавренов,
Центр новых химических технологий Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г. Омск
Активный и сверхактивный кислород на металлах в сопоставлении с оксидными системами
Выполнен сравнительный анализ результатов исследований кислорода на поверхности металлов и кислорода на поверхности оксидов. Принято считать, что, подобно оксидам, реакционная способность кислорода на металлах определяется его энергией связи с поверхностью. Попытка подтвердить это утверждение путем сопоставления скорости окисления Н2 с теплотой адсорбции кислорода показала несоразмерно высокую каталитическую активность металлов, которая на много порядков превышает ожидаемые результаты. Обычно эта несоразмерность объясняется присутствием на металлах так называемого «горячего» или, в общем случае, сверхактивного кислорода, который способен вести окисление в области криогенных температур, но не участвует в измерении теплоты адсорбции. Сравнение свойств сверхактивного кислорода на металлах со свойствами анион-радикала О•– на оксидах показывает ясно выраженное сходство этих частиц и дает основание заключить, что кислород на металлах также имеет радикальную природу. Это объясняет его сверхвысокую реакционную способность без привлечения идеи об энергетически возбужденном состоянии.
Результаты низкотемпературных реакций сверхактивного кислорода позволяют сформулировать новую трактовку правила селективности. Для катализатора селективного окисления важна не сама по себе высокая или низкая активность поверхностного кислорода, а согласованность между скоростями стадий образования и десорбции продуктов. Это расширяет возможности для поиска новых подходов в разработке селективных катализаторов, включая потенциальную возможность создания таких катализаторов на основе металлов.
Результаты работы опубликованы:
Gennady I. Panov, Eugeny V. Starokon, Dmitry P. Ivanov, Larisa V. Pirutko, Alexandr S. Kharitonov, Active and super active oxygen on metals in comparison with metal oxides, Catalysis Reviews, Published online: 23 June 2020. DOI: 10.1080/01614940.2020.1778389.
д.х.н., проф. Г.И. Панов, к.х.н. Е.В. Староконь,
к.х.н. Д.П. Иванов, к.х.н. Л.В. Пирютко, д.х.н. А.С. Харитонов
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г. Новосибирск
Композитные катализаторы для конверсии дизельного топлива в синтез-газ
Разработана общая стратегия дизайна каталитических систем для процессов получения водорода из дизельного топлива, которая заключается в использовании композитных катализаторов типа «наночастицы металлов/наночастицы активного оксида/структурный оксидный компонент/структурированная металлическая подложка» и описан подход для их направленного синтеза. Структурированная металлическая подложка обеспечивает эффективный отвод/подвод тепла для экзо-/эндотермических реакций, обладает хорошими гидродинамическими характеристиками и облегчает масштабирование технологии. Структурный оксидный компонент (оксид алюминия) обеспечивает термическую и коррозионную устойчивость и высокую удельную поверхность каталитического покрытия, выполняя защитную функцию для металлической подложки. Активный оксидный компонент (преимущественно оксиды церия-циркония) повышает устойчивость к зауглероживанию за счет кислородной подвижности и поддерживает высокую дисперсность активного компонента за счет сильного взаимодействия металл–носитель. Наночастицы металлов участвуют в активации молекул-субстратов.
В качестве теплопроводящей подложки использованы фехралевые (FeCrAl) сетки, сформованные в цилиндрические блоки заданных размеров, на которые отжигом формировали слой α-Al2O3 и затем по методу Байера наносили покрытие η-Al2O3 с «дышащей» игольчатой морфологией. Далее методами пропитки и/или осаждения наносили смешанный оксид церия-циркония. Для нанесения наночастиц Pt, Rh, Ru размером 1–2 нм был разработан метод сорбционно-гидролитического осаждения.
к.х.н. В.Д. Беляев, д.т.н. А.Н. Загоруйко, к.т.н. С.В. Зажигалов, к.х.н. Н.А. Кузин,
к.т.н. А.В. Куликов, к.х.н. Д.И. Потемкин, к.х.н. В.Н. Рогожников, асп. Н.В. Рубан,
к.х.н. П.А. Симонов,
к.х.н. П.В. Снытников, д.х.н., проф. В.А. Собянин
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г. Новосибирск
Моделирование процесса каталитического сжигания иловых осадков в среде ASPEN Plus
Получены результаты моделирования установки сжигания осадка сточных вод производительностью 6 тонн/час с использованием ASPEN Plus. Программа ASPEN Plus позволяет рассчитывать материальные и тепловые потоки технологических установок с использованием встроенных термодинамических пакетов.
Зависимость температуры сжигания от характеристик осадка
Показано, что технология каталитического сжигания может быть использована для эффективной утилизации механически обезвоженного осадка влажностью 75 % в автотермическом режиме (без использования дополнительного топлива). При этом установка позволяет получать 3.07 МВт тепловой энергии. Показано, что влажность осадка и его теплота сгорания существенно влияют на процесс горения. При влажности менее 72 % необходима дополнительная подача воды, чтобы избежать перегрева слоя катализатора. В случае увеличения влажности более 76 % требуется дополнительная подача топлива (например, бурого угля).
Результаты работы опубликованы:
Fedorov A.V., Dubinin Y.V., Yeletsky P.M., Fedorov I.A., Shelest S.N., Yakovlev V.A., Combustion of Sewage Sludge in a Fluidized Bed of Catalyst: ASPEN PLUS Model, Journal of Hazardous Materials, V. 405, 5 March 2021, р. 124196, DOI:10.1016/j.jhazmat.2020.124196.
А.В. Федоров, к.х.н. Ю.В. Дубинин, к.х.н. П.М. Елецкий, д.х.н. В.А. Яковлев
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г. Новосибирск
Кинетическое исследование и оптимизация процессов пероксидного каталитического окисления древесины
Разработка новых экологически безопасных методов получения целлюлозы из древесного сырья является весьма актуальной задачей. Впервые изучено влияние породы древесины и природы органического растворителя на протекание «зеленых» процессов пероксидной делигнификации древесной биомассы в присутствии суспендированного катализатора TiO2 в интервале температур 70-100 °С. Процессы каталитического пероксидного окисления хвойной (ель, пихта, сосна, лиственница) и лиственной (осина, береза) древесины, осуществляемые в среде «уксусная кислота – вода», характеризуются сходными кинетическими закономерностями. Эти процессы хорошо описываются уравнениями первого порядка. Достаточно высокая энергия активации процессов каталитической пероксидной делигнификации (76-87 кДж/моль) указывает на отсутствие значительных внешне-диффузионных ограничений.
Однако для глубокой делигнификации хвойной древесины, лигнин которой имеет гваяцильную природу, требуются более высокие концентрации пероксида водорода и уксусной кислоты, чем в случае лиственной древесины, в лигнине которой преобладают сирингильные структуры.
Методами ИКС, РФА, твердофазной 13С ЯМР и СЭМ установлено, что целлюлоза, полученная при оптимальных условиях процессов пероксидной делигнификации, имеет структуру микрокристаллической целлюлозы.
Обнаружено, что природа органического растворителя оказывает существенное влияние на протекание процесса каталитической пероксидной делигнификации древесины. При пероксидном окислении в среде «муравьиная кислота – вода» в качестве основных продуктов образуются целлюлоза и растворимый низкомолекулярный лигнин, в то время как в среде «уксусная кислота – вода» образуются целлюлоза и низкомолекулярные органические кислоты.
На основе оптимизированных процессов каталитического пероксидного окисления древесины предложен одностадийный метод получения микрокристаллической целлюлозы, который исключает использование экологически опасных серо- и хлор-содержащих делигнифицирующих агентов.
Результаты работы опубликованы:
Boris N. Kuznetsov, Irina G. Sudakova, Natalya V. Garyntseva, Valery E. Tarabanko, Nikolay V. Chesnokov, Laurent Djakovitch, Franck Rataboul, Kinetic Studies and Optimization of Heterogeneous Catalytic Oxidation Processes for the Green Biorefinery of Wood, Topics in Catalysis, 2020, 63 (1-2), р. 229-242, https://doi.org/10.1007/s11244-020-01244-9.
д.х.н., проф. Б.Н. Кузнецов, д.х.н. В.Е. Тарабанько,
д.х.н. Н.В. Чесноков, к.т.н. И.Г. Судакова, к.х.н. Н.В. Гарынцева
Институт химии и химической технологии СО РАН,
г. Красноярск
Каталитический гидрогенолиз нативного и органосольвентного лигнинов древесины осины в среде сверхкритического этанола
Каталитический гидрогенолиз в среде сверхкритических органических растворителей является перспективным методом деполимеризации древесных лигнинов. Нами впервые сопоставлены свойства бифункциональных катализаторов Ru/углерод, Pt//ZrO2, NiCuMo/SiO2 в процессах гидрогенолиза древесины и этаноллигнина осины в среде сверхкритического этанола при температуре 250 °С. Наиболее активными в процессах деполимеризации лигнина являются катализаторы Ru/углерод и Pt//ZrO2, которые обеспечивают высокую конверсию древесины (до 78 % масс.), значительный выход жидких продуктов (до 50,6 % масс.) и низкий выход твердого остатка (до 22 % масс.). Эти катализаторы увеличивают содержание мономерных соединений в жидких продуктах с 10,5 % (некаталитическое гидрирование) до 50,4 % от массы лигнина. При каталитическом гидрировании этаноллигнина, выделенного из древесины осины, выход жидких продуктов ниже по сравнению с древесиной. Это, вероятно, обусловлено меньшим содержанием слабых эфирных β-О-4 связей в структуре этаноллигнина относительно нативного лигнина древесины.
По данным метода ГПХ, катализаторы смещают молекулярно-массовое распределение жидких продуктов гидрогенолиза древесины и этаноллигнина осины в область пониженных ММ. Согласно данным ГХ-МС, в составе жидких продуктов преобладают алкилпроизводные метоксифенолов (в основном пропилсирингол и пропилгваякол). Твердые продукты каталитического гидрогенолиза древесины осины содержат, в основном, целлюлозу (до 82,2 % масс.).
Таким образом, каталитический гидрогенолиз в сверхкритическом этаноле в присутствии бифункциональных катализаторов Ru/углерод и Pt//ZrO2 позволяют осуществить фракционирование древесной биомассы на целлюлозу и жидкие углеводороды, обогащенные пропилсиринголом и пропилгваяколом. Мономерные продукты каталитического гидрогенолиза нативного лигнина древесины осины имеют перспективы использования в качестве компонентов моторных топлив и топливных добавок.
Результаты работы опубликованы:
B. N. Kuznetsov, V. I. Sharypov, S. V. Baryshnikov, A. V. Miroshnikova, O. P. Taran, V. A. Yakovlev, A. V. Lavrenov, L. D. Djakovitch, Catalytic hydrogenolysis of native and organosolv lignins of aspen wood to liquid products in supercritical ethanol medium, Catalysis Today, 2020, DOI:10.1016/
j.cattod.2020.05.048.
д.х.н., проф. Б.Н. Кузнецов, д.х.н., проф. РАН О.П. Таран,
к.х.н. С.В. Барышников, А.В. Мирошникова
Институт химии и химической технологии СО РАН, г. Красноярск
Катализатор для переработки широкой фракции легких углеводородов в ароматические соединения
Для превращения модельной смеси алканов С1-С6, имитирующей состав широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ, состав (% мас.): CH4 – 8,4; C2H6 – 12,8; C3H7 – 38,9; C4H10 – 36,0; С5Н12-С6Н14 – 3,9), в ароматические соединения получен цеолит-содержащий катализатор на основе синтезированного галлоалюмосиликата структурного типа ZSM-5 с добавкой 20 % масс. связующего вещества (псевдобемита). Катализатор обеспечивает степень превращения исходного сырья не менее 80 %, выход и селективность образования ароматических углеводородов более 40 и 50 %, соответственно. Селективность образования целевого продукта при многоцикловом использовании катализатора изменяется незначительно, составляя более 50 % при его стабильной активности. Результаты дифференциально-термического анализа, электронной микроскопии и термодесорбции аммиака указывают на то, что при окислительной регенерации катализатора происходит полное удаление кокса с его поверхности и практически полное восстановление кислотности. Полученные данные свидетельствуют о возможности длительной эксплуатации Ga-содержащего цеолитного катализатора в процессе переработки углеводородных газов в жидкие продукты.
дд.х.н., проф. А.В. Восмериков, к.х.н. Л.Н. Восмерикова
Институт химии нефти СО РАН, г. Томск
Исследование структурных и каталитических свойств модифицированного лантаном вольфрамированного диоксида циркония
Синтезированы и охарактеризованы методами РФА, ДСК и РФЭС твердые растворы катионов лантана в диоксиде циркония на основе неравновесной тетрагональной модификации. Установлено, что в системах La/ZrO2 и La/W/ZrO2 при температурах формирования 600-800 °С реализуются два фактора стабилизации неравновесной модификации ZrO2: наноразмерный эффект (размер кристаллитов 18-25 м) и образование твердых растворов. Методом РФЭС показана преимущественная локализация La в приповерхностных слоях.
При повышении температуры (900 °С и выше) метастабильная модификация ZrO2 стабилизирована за счет термической устойчивости объемных и/или приповерхностных твердых растворов катионов лантана в диоксиде циркония.
Показано промотирующее влияние добавок лантана на каталитические свойства вольфрамированного диоксида циркония. В реакции гидроизомеризации смеси гептана с бензолом достигнуто увеличение (на 10-15 %) выхода продуктов с повышенными октановыми числами.
Результаты работы опубликованы:
S. A. Naumova, A. V. Obukhova, L. I. Kuznetsova, J. of Siberian Federal University, Chemistry, vol. 13, iss. 1, p. 133-141.
д.х.н., проф. П.Н. Кузнецов
Институт химии и химической технологии СО РАН, г. Красноярск
к.х.н., доцент Ф.А. Бурюкин
Институт нефти и газа, Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
Разработка и усовершенствование промышленных катализаторов и технологий
Создание новой кормовой добавки «Энергосорб»
В течение нескольких лет в «СФК АГРО», «СФК Удобрение» (Смоленск, Челябинск) и «НИАП-КАТАЛИЗАТОР» (Новомосковск) осуществлялись работы по созданию препарата (фунгицида) для защиты растений. За основу препарата был взят полупродукт при производстве медьсодержащих катализаторов. После отработки технологии, выбора оптимальных сырьевых компонентов и внесения добавок был получен препарат, получивший название «МедьАгро». Экологичный препарат «МедьАгро» прошел испытания в различных НИИ сельского хозяйства и уже эффективно используется в десятках областей РФ. Эта работа была отмечена Национальной экологической премией имени В.И. Вернадского.
Также проводилась разработка на основе полупродуктов при производстве медных катализаторов для лечения животных от болезней бактериального происхождения. Десятки тонн препарата, получившего название «X-Hooves» были поставлены для масштабных испытаний в НИИ и эксплуатации в 300 сельхозпредприятий. Было подтверждено высокое качество препарата.
Опыт приготовления препаратов «МедьАгро» и «X-Hooves», а также многолетний опыт при разработке рецептуры и технологии производства промышленных катализаторов позволили в относительно короткие сроки создать новую высокоэффективную кормовую добавку, получившую название «Энергосорб».
Авторами разработана технология непрерывного безотходного процесса производства энергетической кормовой добавки «Энергосорб», при которой, в частности, вместо высокотоксичной серной кислоты используется уксусная кислота, что обеспечило безопасность производства и ликвидацию сточных вод.
В качестве исходных компонентов при производстве кормовой добавки «Энергосорб» использовали: жидкое натриевое стекло, уксусную кислоту, пропиленгликоль, глицерин, модифицированный крахмал холодного загустевания. Достоинство способа производства состоит в том, что все необходимые для синтеза кормовой добавки «Энергосорб» компоненты непрерывно подаются в реактор синтеза, в котором происходит, в частности, химическое взаимодействие кремнийсодержащего соединения в виде стекла натриевого жидкого с уксусной кислотой.
В результате химического синтеза в реакторе непрерывного действия получают полуфабрикат кормовой добавки в виде коллоидной системы, состоящей из продуктов химического взаимодействия (тригидрат ацетата натрия и аморфный диоксид кремния), глицерина и пропиленгликоля. Существенно упрощается технология, исключается трудоемкая и дорогостоящая стадия промывки и фильтрации осадка, и получается однородная гомогенная структура кормовой добавки, не требующая дополнительной стадии пропитки аморфного диоксида кремния пропиленгликолем и глицерином.
Экспериментальная проверка эффективности энергетической кормовой добавки «Энергосорб» проводилась в фермерских хозяйствах Смоленской области, Республики Мордовии и в других регионах РФ, где ее применяли для кормления коров. Была подтверждена ее высокая эффективность, проявляющаяся в увеличении жирности молока, улучшении его органолептических качеств, повышении удоя коров. Подтверждение высокой эффективности «Энергосорб» стало основанием для создания первой очереди промышленной установки по производству энергетической кормовой добавки мощностью 1000 т/г в п. Верхнеднепровский (Смоленская обл.).
Результаты работы опубликованы:
Голосман Е.З., Ефремов В.Н., Промышленные инновационные катализаторы и лечебные препараты на основе полупродуктов при производстве катализаторов, с. 169-179, в кн.: Теория и практика гетерогенных катали-заторов и адсорбентов, под ред. О.И. Койфмана, М.: ЛЕНАНД, 2020. 640 с.
О.П. Фирсов, д.т.н., проф. Ю.В. Загашвили, Е.Н. Бородако,
М.Н. Скарлыгин, к.т.н., доцент В.Н. Ефремов,
д.х.н., проф. Е.З. Голосман
ООО “СФК АГРО”, г. Смоленск
ООО «ВТР», Санкт-Петербург
ООО «СФК Удобрение», Челябинск
ООО “НИАП-КАТАЛИЗАТОР”, г. Новомосковск
Технология утилизации отработанных катализаторов дегидрирования изобутана
Проводились научно-исследовательские работы по поиску возможных технологий и способов утилизации отработанных алюмохромовых катализаторов дегидрирования изобутана. Предложена технология уменьшения содержания Cr(VI) в отработанных промышленных алюмохромовых катализаторах с 0,7 до ~ 0,03 %.
к.т.н. Д.В. Качалов, А.С. Шуткин, к.э.н. А.В. Кужин,
А.И. Рубец, к.х.н. В.И. Титов
ОАО НИИ «Ярсинтез», г. Ярославль