C 20 по 25 сентября 2021 года в Казани прошел IV Российский конгресс по катализу «РОСКАТАЛИЗ» («Роскатализ-2021»). Основным организатором Конгресса выступил ФИЦ «Институт катализа
Общая фотография участников Конгресса
Катализ – одна из самых наукоемких и перспективных областей науки, развивающаяся на стыке химии, физики, биологии и математики. Решение многих научных, технологических, экологических проблем – от многотоннажного производства органических веществ до управления жизненно важными биохимическими процессами в живой клетке – непосредственно связано с катализом. В мире более 90% всех реализованных в промышленности химических технологий используют катализаторы и каталитические процессы.
Разработка катализаторов и каталитических процессов, создание сопутствующих функциональных материалов и способов их конструирования входят в список основных приоритетов Стратегии научно-технологического развития (СНТР) Российской Федерации, которые позволят решить следующие приоритетные задачи, указанные в п. 20 СНТР РФ: осуществить переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике; повысить эффективность добычи и глубокой переработки углеводородного сырья; способствовать формированию новых источников энергии, способов ее транспортировки и хранения; осуществить смену сырьевой базы современной энергетики и химической промышленности и переход на активное использование возобновляемого растительного сырья и солнечной энергии; создать востребованные материалы для микроэлектроники, медицины, ракетной и космической отрасли.
Российский конгресс по катализу «Роскатализ» был задуман и трижды (в 2011, 2014, 2017 гг.) успешно реализован как дискуссионная площадка, место контакта между представителями науки и промышленности, продемонстрировал возросший интерес промышленности к отечественным катализаторам и каталитическим технологиям.
В рамках четвертого по счету конгресса «Роскатализ» были проведены продуктивные дискуссии, касающиеся перспектив решения задач общегосударственной значимости: импортозамещение катализаторов и стратегически важной химической продукции, подготовка высококвалифицированных кадров, создание и совершенствование технологической инфраструктуры для сравнительных испытаний важнейших промышленных катализаторов с целью разработки отечественных каталитических технологий.
Выбор Республики Татарстан в качестве места для проведения Конгресса был обусловлен высокой концентрацией в регионе нефтеперерабатывающих и химических предприятий, заинтересованных во внедрении самых современных промышленных технологий, наличием мощной сети научных и образовательных организаций, системы поддержки инноваций (Казанский федеральный университет, Казанский национальный исследовательский технологический университет, Иннополис), а также вниманием, которое Правительство Республики Татарстан уделяет развитию сферы науки и инноваций в регионе.
Научная программа Конгресса включала в себя 6 пленарных (45 мин.) и 9 ключевых (30 мин.) лекций, 4 приглашенных устных доклада, 127 устных (15 мин.) и более 100 стендовых докладов по следующим тематикам:
СЕКЦИЯ I. Фундаментальные основы катализа
СЕКЦИЯ II. Перспективные катализаторы и каталитические процессы
СЕКЦИЯ III. Катализаторы и каталитические процессы для энергетики будущего
СЕКЦИЯ IV Промышленные катализаторы и каталитические процессы
В рамках научной программы Конгресса также были проведены следующие важные сателлитные мероприятия:
Молодёжная школа по катализу «Физико-химические методы исследования – ключ к пониманию принципов каталитического действия»
На Молодёжной школе было представлено 4 пленарные лекции (30 мин.) и 25 устных докладов (15 мин.).
Круглый стол «Исследовательская карьера: от молодого ученого до лидера проекта»
Круглый стол «Катализ в добыче и переработке тяжелой и нетрадиционной нефти»
Сателлитный круглый стол «Химические технологии в борьбе с «углеродным» следом»
Всего на Конгресс приехали 378 очных участников из Беларуси (Минск), Нидерландов (Делфт), Узбекистана (Ташкент, Чирчик), Украины (Донецк) и России (Апатиты, Зеленоград, Новочеркасск, Санкт-Петербург, Уфа, Владивосток, Иваново, Мирный, Омск, Черноголовка, Гатчина, Иркутск, Москва, Пермь, Тверь, Йошкар-Ола, Нижний Новгород, Ростов-на-Дону, Тольятти, Казань, Новосибирск, Рязань, Томск, Екатеринбург, Красноярск, Новоуральск, Самара, Тюмень). Еще 118 участников опубликовали свои тезисы в сборнике трудов Конгресса в заочном режиме. Общее число очных и заочных участников составило 496 человек.
На открытии Конгресса с приветственным словом выступил Председатель Сибирского отделения РАН, вице-президент РАН, научный руководитель Института катализа СО РАН, академик РАН Валентин Николаевич Пармон. Валентин Николаевич отметил, что несмотря на все сложности и ограничения, вызванные эпидемиологической ситуацией, IV Российский конгресс по катализу был проведен в очном формате и стал крупнейшим в России и очень значительным даже по мировым масштабам мероприятием, посвященным обсуждению фундаментальных и прикладных проблем катализа и внедрению каталитических технологий в индустрию. Четыре года, прошедшие со времени проведения предыдущего мероприятия, были насыщены многочисленными событиями, повлиявшими на повестку Конгресса. В течение многих десятилетий углеводородное сырье было основным энергетическим ресурсом и базовым сырьем для химической промышленности, хотя научным сообществом неоднократно поднимался вопрос о грядущей смене традиционной сырьевой базы. Так и произошло. В самые последние годы на уровне Организации Объединенных Наций, а также ведущими странами Запада, Европейским Союзом были приняты решения, направленные на ускоренный переход к низкоуглеродной экономике, основанной на использовании возобновляемых источников энергии (энергии солнца, ветра), водородной энергетики. Соответствующие решения приняло недавно и Правительство Российской Федерации. Каталитические технологии переработки углеводородного сырья в целях получения энергетических ресурсов, химических веществ, функциональных материалов различного назначения были в центре научной повестки первых трех конгрессов. Однако последние решения привели к изменениям в этой повестке, в результате чего больше внимания было уделено «зеленым» технологиям, технологиям, направленным на снижение «углеродного следа» при переработке углеродсодержащего сырья. Углеродсодержащее сырье как основа энергетики и химической промышленности играет и будет продолжать играть определяющую роль в экономике России. Обеспечить постепенную трансформацию и адаптацию этого сектора промышленности к новым реалиям невозможно без каталитических технологий. По этой причине конгресс «Роскатализ» является очень важным для определения будущих направлений развития экономики России. Академик Пармон отметил также символическую значимость организации Конгресса на территории Республики Татарстан – одного из наиболее активных в инновационном плане регионов Российской Федерации с высоким научным, образовательным и промышленным потенциалом, колыбели нескольких ведущих химических школ России. В завершение своей речи Валентин Николаевич выразил надежду на то, что принятые на Конгрессе решения, озвученные здесь идеи и предложения станут основой развития науки о катализе и каталитических технологиях в России на годы и десятилетия вперед, а также пожелал всем участникам плодотворного общения, обмена идеями и опытом на четвертом конгрессе «Роскатализ».
Директор Института катализа СО РАН, академик РАН Валерий Иванович Бухтияров отметил, что конгресс «Роскатализ-2021», который традиционно организует Институт катализа СО РАН, проводится в четвертый раз и продолжает традицию проведения крупных научных мероприятий, заложенную еще во времена СССР, когда единственной конференцией по катализу была конференция по механизмам каталитических реакций. На нее приезжали не только ученые, но и промышленники, и это был обмен мнениями о научных достижениях и потребностях советской промышленности. Затем конференция стала международной, и появилась потребность в площадке для обсуждения проблем и задач именно российской промышленности, в которой используются каталитические технологии. Так появился «Роскатализ».
Научный руководитель направления «химия» ИОФХ им. А.Е. Арбузова ФИЦ КазНЦ РАН, академик РАН Олег Герольдович Синяшин подчеркнул роль катализа для промышленности Республики Татарстан: «Перед каталитическим сообществом стоят большие вызовы, которые связаны не только с традиционными направлениями, такими как химия, нефтехимия, биотехнологии, но и с экологическими и климатическими проблемами. Эти проблемы требуют совместного решения. В Татарстане собраны крупные химические и нефтехимические комплексы, это место, где сосредоточен мощный научный и образовательный потенциал. И руководство республики уделяет технологиям и инновациям большое внимание. Связь науки, образования, бизнеса и власти помогает решать многие проблемы» – сказал академик Синяшин.
Проректор Казанского федерального университета Дмитрий Альбертович Таюрский также отметил, что проведение Конгресса в Казани символично. «Каталитические технологии – это та область, где путь между фундаментальными разработками, их технологическим решением и готовой продукцией – самый короткий. Татарстан с его экономикой – мощным нефтехимическим комплексом, сельским хозяйством – является интересной площадкой, чтобы обсудить не только фундаментальные научные проблемы, но и поговорить об их прямом применении», – сказал он.
Начальник департамента развития нефтепереработки и нефтехимии ПАО «Газпром нефть» Олег Сергеевич Ведерников рассказал о том, как компания развивает технологическое направление. «Мы уделяем большое внимание технологическому лидерству, импортозамещению и разработке собственных технологий в части нефтепереработки, и делаем это как для повышения собственной эффективности производства, так и в целом для нефтеперерабатывающей отрасли России. Мы строим производство катализаторов в Омске – уверен, что в следующем году первые тонны продукции будут выпущены. В производстве используются полностью российские технологии, разработанные совместно с нашими отечественными институтами. Это основные катализаторы нефтепереработки, которыми мы можем обеспечить российскую нефтяную промышленность. В этом году мы создали свой научно-исследовательский центр «Газпромнефть – Промышленные инновации», основная задача которого – взять научные жизнеспособные труды и внедрить их в производство. «Роскатализ» – это хорошая платформа для живого общения и поиска разработок, которые можно быстро внедрить», – пояснил Олег Сергеевич.
На открытии Конгресса. Слева направо: Олег Герольдович Синяшин,
Валерий Иванович Бухтияров, Дмитрий Альбертович Таюрский
Валентин Николаевич Пармон
Олег Сергеевич Ведерников
На открытии конгресса «Роскатализ-2021»
В ходе Конгресса были представлены уникальные лекции ведущих российских и мировых ученых.
Пленарные лекции:
ПЛ-1
Докладчик: Кашин Алексей Михайлович
«Альтернативная энергетика»
АО «Группа компаний ИнЭнерджи», Москва, Россия
Алексей Михайлович Кашин
Лекция А.М. Кашина, акционера и члена совета директоров Группы компаний «ИнЭнерджи», была посвящена вопросам перехода к безуглеродной энергетике. Было отмечено, что в мире происходит вытеснение традиционных видов топлива возобновляемыми источниками энергии. Развитие технологий и запрос общества на экологичность энергетики меняют облик энергосистем и модальность энергопотребления. Движущими силами «Новой энергетики» становятся: государственная политика, направленная на декарбонизацию, энергобезопасность, доступность электрической энергии, развитие технологий альтернативной энергетики, децентрализация.
По инициативе «ИнЭнерджи» разработана и согласована концепция программы развития Новых и Мобильных Источников Энергии (NAMES). Программа содержит три направления: Генерация, Накопители энергии, Топливо, и ориентирована на использование российских технологий и развитие отечественной науки и производства.
В решении проблемы декарбонизации развитие водородных технологий является ключевым компонентом. Использование водородного транспорта позволит значительно снизить выбросы СО2, так как на долю транспорта приходится большая часть выбросов углекислого газа. На фоне быстрого развития электротранспорта по всему миру всё больший интерес вызывают компании, владеющие технологиями производства накопителей энергии и технологиями экологически чистого получения электроэнергии для использования на транспорте. При этом весомую роль играет государственная поддержка, оказываемая компаниям, развивающим такого рода технологии.
В лекции были продемонстрированы разработки АО «ГК ИнЭнерджи» в области энергетических установок с топливными элементами транспортного назначения на основе платформенного решения «АСТРА».
ПЛ-2
Докладчик: д.х.н., академик РАН Стороженко Павел Аркадьевич
«Катализ в химии элементоорганических соединений»
Государственный научный центр Акционерное общество «Государственный научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений», Москва, Россия
В своем выступлении П.А. Стороженко рассказал о том, что в химии элементоорганических соединений без применения катализаторов невозможно получение многих ценных востребованных продуктов. Одним из важнейших каталитических процессов в этой области является прямой синтез кремний- и германийорганических соединений из металлургического кремния и германия, соответственно. Вопросами прямого синтеза кремнийорганических соединений, начиная от изучения механизма процесса до создания крупнотоннажных производств, ГНИИХТЭОС занимается более 50 лет. В настоящее время в институте проводятся работы по расширению сырьевой базы получения кремнийорганических мономеров, включая альтернативные бесхлорные методы синтеза соединений, имеющих связь Si–C. На базе ГНИИХТЭОС также были изучены каталитический процесс прямого синтеза алкоксисиланов из металлургического кремния и низших спиртов – метилового и этилового в среде высококипящего растворителя, разработан способ получения SiH4 и MeSiH3 высокой чистоты диспропорционированием триэтоксисилана на гомогенных и гетерогенных катализаторах, были тщательно изучены процессы гидросилилирования этилена, пропилена (с привлечением квантово-химических расчетов), высших олефинов (С14-С18), непредельных соединений с аминными, перфторалкильными, перфторциклоалкильными, сложноэфирными, арильными, алкиларильными, эпоксидными, нитрильными и другими группами. Были синтезированы олигомерные жидкости, часть которых показала повышенную смазывающую способность, а некоторые могут быть использованы в качестве защитных покрытий для оргстекла.
ПЛ-3
Докладчик: к.х.н., профессор Пидько Евгений Александрович
«Расчетная химия каталитических систем: скоро ли восстание машин?»
Делфтский технологический университет, Делфт, Нидерланды
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия
Тюменский государственный университет, Тюмень, Россия
Евгений Александрович Пидько
В своем выступлении лектор отметил, что в современной химии и катализе расчетные методы заняли достойное место в инструментарии исследователей для характеризации и анализа механизмов реакций наравне с такими физико-химическими методами как ядерный магнитный резонанс, колебательная спектроскопия, фотометрия и рентгеновская дифракция. Сегодняшний прогресс в фундаментальных исследованиях каталитических систем в огромной степени основывается на результатах квантово-химических расчетов. Современные методы расчета функционала электронной плотности достигли уровня точности, достаточного для обеспечения поддержки кинетических и спектроскопических исследований в катализе, и даже для определения направления экспериментального поиска новых улучшенных катализаторов для химических процессов. Однако точность подобных расчетов, являющаяся краеугольным камнем теоретических исследований, упирается в несовершенство используемых моделей, развитие которых стало ведущей темой данного доклада.
Точность квантово-химических методов и атомистических моделей каталитических систем особенно важна для разработки передовых прогностических моделей в катализе, которые требуют знания структуры активных центров на молекулярном уровне, механизма их действия и эволюции в условиях каталитического процесса. Традиционные статические модели, основанные на приближении поверхности потенциальной энергии при 0 К в пределе низкой концентрации реагента, не способны описать динамическую природу каталитических систем. Дальнейшее увеличение предсказательной способности теоретических исследований требует расширения и пересмотра моделей реакционной способности каталитических систем с использованием «операндо» подходов, явно учитывающих условия реакции и структурную сложность образующихся каталитических ансамблей. В настоящем докладе вопросы точности моделирования каталитических систем были рассмотрены на примере гомогенных катализаторов селективного гидрирования, катион-модифицированных цеолитов и нанесенных оксидных систем.
ПЛ-4
Докладчик: академик РАН Белецкая Ирина Петровна
«Прогресс в металлокомплексном катализе на рубеже 20 и 21 веков»
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Химический факультет, Москва, Россия
В своей лекции академик РАН Ирина Петровна Белецкая на примере реакций кросс-сочетания и присоединения к кратным связям с образованием связей углерод-углерод и углерод-гетероатом (N, S, Se, P, O, Si, B) рассмотрела изменения, произошедшие в области металлокомплексного катализа: переход от катализа палладием к катализу медью и другими дешевыми и менее токсичными металлами, гетерогенизацию комплексов металлов на разных подложках, а также новые перспективные пути синтеза металлокомплексных катализаторов.
ПЛ-5
Докладчики: к.х.н. Ощепков Александр Геннадьевич
Институт катализа СО РАН, Новосибирск, Россия
д.х.н. Савинова Елена Романовна
Страсбургский Университет, Страсбург, Франция
«Электрокатализ в системах преобразования энергии»
В связи с эпидемиологическими ограничениями Е.Р. Савинова не смогла присутствовать на Конгрессе лично, поэтому лекцию по результатам совместной работы прочитал А.Г. Ощепков.
Совместная работа коллектива ученых из Института катализа СО РАН и Страсбургского университета посвящена поиску перехода от ископаемого топлива к низкоуглеродной экономике, основанной на использовании возобновляемых источников энергии, что является одним из основных глобальных вызовов, с которыми сталкивается человечество в настоящее время. Это, в свою очередь, повышает значимость электрохимических технологий, которые становятся важной составляющей современного технологического уклада. Одним из перспективных направлений представляется преобразование электрической энергии в химическую энергию экологически чистого топлива (например, водорода) с последующим ее преобразованием в электричество в топливных элементах.
Александр Геннадьевич Ощепков
Следует отметить, что разработка эффективных, долговечных и доступных материалов для электрохимических систем преобразования энергии невозможна без понимания механизма электрокаталитических процессов, протекающих на поверхности электрокатализатора, и факторов, определяющих их скорость. Существуют различные подходы для получения прямой или косвенной информации о структуре и составе активных центров электрокатализатора и промежуточных продуктов электрокаталитических реакций, а также их механизмов. Oни включают использование электрохимических методов, in situ и operando спектральных и микроскопических методов, ab initio расчетов и кинетического моделирования. В лекции были проиллюстрированы перечисленные подходы, рассмотрен ряд важных электрокаталитических процессов, протекающих в низкотемпературных топливных элементах и электролизерах, и показаны примеры установления корреляций между структурой и составом активного компонента электрокатализатора и его активностью и стабильностью.
ПЛ-6
Докладчик: д.х.н. Яковлев Вадим Анатольевич
«Каталитические подходы переработки растительной биомассы»
Институт катализа СО РАН, Новосибирск, Россия
Вадим Анатольевич Яковлев
Получение различных биотоплив и их интеграция в традиционную нефтепереработку – перспективное направление зеленой энергетики. Руководитель инжинирингового центра Института катализа СО РАН, д.х.н. В.А. Яковлев в ходе конгресса «Роскатализ» рассказал о технологиях переработки биомассы и способах улучшения качества таких топлив. Современный технологический уровень переработки биомассы значительно ниже, чем в нефтепереработке и традиционной химической промышленности, ориентированной на ископаемое сырье. Это в свою очередь приводит к более высокой себестоимости биопродуктов. Очевидно, что разработка технологий переработки возобновляемого сырья должна быть, по возможности, нацелена на мягкую интеграцию в существующую инфраструктуру химической и нефтеперерабатывающей промышленности.
Роль катализа в переработке биосырья представляется ключевой. В связи с этим разработка катализаторов селективного гидрирования, окисления, а также для процессов этерификации, гидролиза и дегидратации продуктов первичной переработки является актуальной и представлена в данной работе.
В работе сделан акцент на каталитическую переработку фурфурола – продукта гидролиза гемицеллюлоз, растительных липидов – триглицеридов жирных кислот, свободных жирных кислот, жидких продуктов быстрого пиролиза растительной лигноцеллюлозы, иловых осадков коммунальных очистных сооружений. В основе переработки биосырья лежат процессы селективного гидрирования, гидрогенолиза, гидроизомеризации и крекинга. Отдельно рассмотрены каталитические процессы окислительной карбонизации биомассы и глубокого окисления отходов жизнедеятельности человека на примере иловых осадков очистных сооружений. Показано, что применение каталитических технологий позволяет решить, с одной стороны, проблему «углеродного следа», а с другой стороны, экологические проблемы, связанные с отходами.
Ключевые лекции:
КЛ-1
Докладчик: к.х.н. Варфоломеев Михаил Алексеевич
Варфоломеев М.А., Юань Ч., Вахин А.В., Нургалиев Д.К.
«Применение катализаторов для повышения эффективности добычи тяжелой нефти: от лабораторных исследований до промысловых испытаний»
Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань, Россия
В первой ключевой лекции рассказывалось о том, что в настоящее время в условиях ухудшения структуры запасов углеводородного сырья и возрастающего потребления энергии остро стоит проблема освоения трудноизвлекаемых запасов углеводородов, к которым, в частности, относятся тяжелые нефти. Сложности при добыче таких нефтей вызваны высокой вязкостью, плотностью и значительным содержанием смолисто-асфальтеновых веществ. Высокая энергоемкость применяемых тепловых технологий нефтедобычи требует использования принципиально новых технологических подходов. Одним из них может стать использование катализаторов
Михаил Алексеевич Варфоломеев
В работе были представлены результаты систематического исследования, начиная от разработки и характеризации катализаторов процессов окисления нефти и акватермолиза, их тестирования в свободном объеме, пористой среде и при пластовых условиях в режиме фильтрации на образцах керна до промысловых испытаний на месторождениях. Показано, что разработанные каталитические композиции смещают температурный интервал процессов окисления нефти в более низкие значения, снижают энергию активации, особенно стадии высоко-температурного окисления, стабилизируют фронт горения, что подтверждается данными состава газообразных продуктов окисления нефти и объемом добытой нефти. Также при паро-тепловом воздействии они приводят к снижению содержания тяжелых компонентов в нефти (смолы, асфальтены) и уменьшению ее вязкости, существенно повышают коэффициент вытеснения и дебит скважин. Дальнейшее развитие и практическое использование результатов данной работы позволит найти широкое применение катализаторов в процессах добычи тяжелой нефти
КЛ-2
Докладчик: д.х.н. Сидельников Владимир Николаевич
Сидельников В.Н., Патрушев Ю.В., Шашков М.В.
«Современные методы анализа многокомпонентных смесей методом газовой хроматографии»
Институт катализа СО РАН, Новосибирск, Россия
Владимир Николаевич Сидельников
Газовая хроматография – консервативный аналитический метод химии, но тем не менее он постоянно развивается. Главный научный сотрудник Института катализа СО РАН, д.х.н. В.Н. Сидельников рассказал в ходе конгресса «Роскатализ» о проблемах, которые возникают при использовании этого метода, и их решении за счет новых технологий разделения.
Одной из относительно новых технологий разделения является комплексная двумерная хроматография (ГХ×ГХ). Метод двумерной газовой хроматографии позволяет решать сложные задачи аналитического разделения с одновременным использованием двух колонок различной полярности – полярной и неполярной. Пару колонок подбирают таким образом, что вторая колонка позволяет разделить вещества, разделение которых на первой затруднено или невозможно.
Сравнительно недавно был открыт новый класс полярных и высокополярных неподвижных фаз для хроматографии – ионные жидкости (ИЖ). Преимущество ИЖ заключается в более высокой термостабильности по сравнению с любыми известными фазами аналогичной полярности. Колонки с ИЖ имеют уникальную селективность, что позволяет проводить разделения, которые ранее были невозможны. Использование ИЖ в двумерной хроматографии позволило проводить высокоселективные разделения полярных соединений при повышенной температуре.
Еще одним современным достижением в области хроматографии стала разработка капиллярных и полунасадочных колонок, изготовленных на основе технологий микромеханики. Внедрение этих колонок и появление аппаратуры на их основе приводит к миниатюризации и удешевлению хроматографического оборудования, направленного на решение специализированных аналитических задач, решаемых методом газовой хроматографии.
КЛ-3
Докладчик: академик РАН Анаников Валентин Павлович
«В чем разница между гомогенными и гетерогенными каталитическими системами в процессах органического синтеза?»
Институт органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН, Москва, Россия
Традиционно для решения задач органического синтеза используются как гомогенные, так и гетерогенные каталитические системы. Как показали работы, проводимые в лаборатории академика В.П. Ананикова, динамический катализ комплексами и наночастицами переходных металлов, нанесенными катали-заторами, а также собственная каталитическая активность углеродных центров на поверхности составляют универсальный и гибкий инструментарий для решения задач тонкого органического синтеза. Открытие фундаментальной роли динамических явлений в катализе поменяло представление о функционировании катализаторов и поставило вопрос о взаимопревращении гомогенных и гетерогенных каталитических систем. Исследование динамических каталитических систем имеет ключевое значение для создания катализаторов нового поколения, обладающих свойствами динамической подстройки и пригодных для решения широкого круга практически важных задач.
Александр Валентинович Лавренов,
Валентин Павлович Анаников,
Евгений Александрович Пидько
В настоящем докладе были проанализированы современные исследования природы каталитических систем и обсуждены достоинства и недостатки каждого из типов катализаторов. Существенное значение имеют вопросы интеграции передовых методов контроля типа каталитических систем, визуализации процессов с участием наноразмерных систем. Важное значение имеет сравнение катализаторов на основе никеля и палладия и выбор оптимальных каталитически активных центров.
КЛ-4
Докладчик: д.т.н. Загоруйко Андрей Николаевич
«Микроволокнистые катализаторы: история и перспективы»
Институт катализа СО РАН, Новосибирск, Россия
Микроволокнистые катализаторы – это структуры, в которых в качестве носителя используются волокна различных материалов, в частности, стекловолокно. Такие структуры показывают высокую актив¬ность и термическую устойчивость в различных промышленных процессах по сравнению с другими типами. Ведущий научный сотрудник Института катализа СО РАН, д.т.н. А.Н. Загоруйко в рамках конгресса «Роскатализ» рассказал о том, какие микроволокнистые катализаторы разрабатывают в Центре, как их применяют и какие у них перспективы.
Использование многоуровневого геометрического структурирования каталитических систем открывает путь для создания новых высокоэффективных типов катализаторов с улучшенной активностью, высокой эффективностью массопереноса и низким перепадом давления. В течение последних 20 лет прорыв в этой области был достигнут за счет применения микроволокнистых, в частности, стекловолокнистых катализаторов (СВК). СВК демонстрируют высокую активность и стойкость к дезактивации в различных каталитических реакциях. В качестве активных компонентов в таких катализаторах могут использоваться различные благородные металлы (Pt, Pd и др.), а также оксиды переходных металлов (Cu, Fe, V, Ni и пр.).
Различные подходы к синтезу СВК позволяют стабилизировать высокодисперсные моно- или биметаллические частицы как на поверхности микроволокон, так и в их объеме, что влияет на их структуру и электронные свойства: так на поверхности стабилизируются частицы в виде металла, тогда как в объеме – металл-оксидные Pt0-PtOx кластеры, что может существенно влиять как на каталитическую активность, так и на термостабильность и устойчивость к дезактивации катализатора.
Важным инженерным достоинством СВК является возможность их структурирования в виде картриджей с однородной структурой, интенсивным тепло- и массообменом, низким гидравлическим сопротивлением. Наиболее перспективными областями применения таких катализаторов являются быстрые реакции в газовой и жидкой фазах, а также реакции, в которых селективность чувствительна к диффузионным ограничениям.
В докладе были представлены существующие и перспективные применения каталитических процессов на основе СВК.
КЛ-5
Докладчик: д.х.н. Водянкина Ольга Владимировна
«Катализаторы на основе оксидов марганца/церия для окислительных превращений органических соединений и СО»
Томский государственный университет, Томск, Россия
В лекции было рассказано о том, что каталитические системы, используемые в окислительных процессах, постоянно совершенствуются в связи с растущим загрязнением атмосферы и необходимостью контролировать качество воздуха в больших городах и промышленных комплексах. Наряду с использованием нанесенных катализаторов, содержащих благородные металлы подгруппы Pt, разработаны и широко используются сложные оксидные катализаторы, состав которых может варьироваться в достаточно широких пределах в зависимости от решаемых задач. Оксиды церия и марганца привлекают внимание исследователей как активный компонент или модификатор для создания активных катализаторов на основе сложных и/или нанесенных оксидных материалов для процессов окисления летучих органических соединений и монооксида углерода.
В докладе анализируются современные подходы к созданию эффективных каталитических композиций на основе оксидов марганца/ церия с добавкой наночастиц металлов и/или модифицированных катионами некоторых переходных металлов (Ce3+/Ce4+, Sn2+, Fe3+) для процессов окисления этанола, формальдегида и монооксида углерода. Детализируется влияние способа приготовления, природы активной фазы, распределения модифицирующих компонентов, обсуждается механизм совместного действия.