В ИК СО РАН разработан способ приготовления катализаторов PdAu/C (C = синтетический углеродный носитель сибунит) «сплавного» типа для применения в составе мембранно-электродных блоков ВТЭ, потребляющих водородное топливо с примесью СО. Предложенный способ основан на раздельном нанесении благородных металлов. Наибольшей каталитической активностью обладают частицы, имеющие «гомофильную» структуру, поверхность которых содержит ансамбли из 2-3 атомов палладия, окруженных атомами золота. Преимущество палладий-золотых катализаторов особенно значительно при повышении содержания СО в водороде и при понижении температуры работы ВТЭ.

Исследование магнитостатических и магниторезонансных свойств нанесенных частиц ε-Fe₂O₃/SiO₂ с характерным размером ~4 нм показало, что, несмотря на рентгенофазовую однородность, в системе существует несколько магнитных подсистем. Сопоставление наблюдаемых магнитных свойств с данными электронной микроскопии, рентгенофазового анализа, ферромагнитного резонанса (ФМР) и мессбауэровской спектроскопии, позволили понять условия образования монофазных образцов и предложить непротиворечивую модель формирования магнитного порядка в нанесенных наноразмерных частицах ε-Fe₂O₃. Показано, что метод воспроизводимого синтеза монодисперсной системы наноразмерных (2-6 нм) нанесенных магнитных частиц ε-Fe₂O₃ позволяет создать катализаторы, содержащие до 8 масс. % Fe, которые наряду с термической устойчивостью до 900°С, проявляет устойчивость к сульфидированию в условиях проведения реакции селективного окисления сероводорода, обеспечивая тем самым высокую селективность конверсии сероводорода в серу. Методом ФМР in-situ обнаружена высокая чувствительность магнитных свойств частиц ε-Fe₂O₃ к адсорбции H₂S, что проявляется в обратимом изменении спектров магнитного резонанса. Полученные данные свидетельствуют о формировании магнитного момента наночастиц во многом за счет поверхностных ионов железа. Показано, что система нанесенных железосодержащих частиц на силикагеле проявляет каталитическую активность в реакции алкилирования бензола бензилхлоридом. Наибольшая активность наблюдается в образцах, прокаленных при Т=400°C – температуре, выше которой начинается формирование фазы ε-Fe₂O₃. Получены доказательства протекания реакции на поверхности гетерогенного катализатора, предложен способ его регенерации, обеспечивающий высокую активность при повторном использовании.

Механизм окисления 2-метил-1-нафтола молекулярным кислородом В 2011 году завершено исследование механизма реакции селективного окисления 2-метил-1-нафтола в 2-метил-1,4-нафтохинон (менадион, витамин К₃) молекулярным кислородом. На основании анализа совокупности данных, полученных с применением кинетических, спектроскопических, масс-спектрометрических, изотопных и теоретических методов сделан вывод о том, что при повышенном давлении (3 атм О₂) реакция протекает по механизму интеркомбинационной конверсии, с обращением спина в лимитирующей стадии и образованием цвиттер-иона, в то время как при атмосферном давлении кислорода имеет место обычное, неселективное автоокисление по классическому цепному радикальному механизму.

В ИК СО РАН проведено систематическое исследование синтеза образцов SAPO-31 в зависимости от природы исходных компонентов, а также от состава реакционной смеси, условий ее приготовления и гидротермальной обработки. Показано, что основными факторами, определяющими возможность получения фазово-чистых материалов SAPO-31, являются использование высокоактивных источников алюминия и повышенное содержание структурообразующего соединения (темплата) в реакционной смеси. Впервые разработана воспроизводимая методика синтеза фазово-чистых силикоалюмофосфатов SAPO-31. Исследовано влияние вида темплата, кристалличности и содержания кремния в SAPO-31 на его физико-химические и каталитические свойства. Разработан отечественный катализатор гидроизомеризации Pt/SAPO-31 и успешно проведены его пилотные испытания в гидропревращении реального сырья: дизельной фракции. Показано, что металлсодержащие силикоалюмофосфаты SAPO-31 являются перспективными катализаторами гидропревращения растительных масел с получением фракции С₁₅-С₁₈ с высоким содержанием изомерных продуктов.

Путем обработки шинной резиновой крошки закисью азота (N₂O) при 180-230°C и давлении 20-50 атм. получены продукты регенерации резины с разной конверсией С=С связей и разной степенью деструкции. Показано, что золь-фракция в составе регенерированной резины в основном содержит изопреновые и бутадиеновые олигомеры, имеющие карбонильные, преимущественно кетонные группы. Гель-фракция включает часть полимерного компонента исходного вулканизата и весь углеродный наполнитель, входивший в его состав. На основании полученных результатов установлен механизм взаимодействия N₂O с резиной и механизм ее деструкции. Реакция протекает путем избирательного взаимодействия N₂O с С=С связями вулканизованных каучуков (изопренового и бутадиенового) в составе резины с образованием карбонильных, преимущественно кетонных, С=О групп в полимерных цепях. Разрыв части реагирующих С=С связей ведет к контролируемой деструкции полимерных цепей вулканизованных каучуков и, соответственно, к деструкции вулканизационной сетки резины с образованием пластичного продукта регенерации. Сульфидные поперечные связи, образованные при вулканизации каучуков, не разрушаются в ходе реакции. Наличие полярных карбонильных групп в составе продуктов регенерации, полученных с помощью N₂O, позволяет использовать их в обкладочных композициях в качестве модификатора адгезии. Их введение в промышленную обкладочную композицию значительно (до 1.5 раз) повышает прочность связи резина-проволока.

Выполнены кинетические исследования и построена кинетическая модель реакций гидрирования подсолнечного масла на Pd-катализаторе, определены величины констант скоростей реакций гидрирования и изомеризации двойных связей основных видов жирных кислот и их энергии активации. Кинетическая модель дает хорошее совпадение экспериментальных и расчетных данных. Методом вычислительной гидродинамики исследована связь между характером течения потоков дисперсных частиц и характеристиками массопереноса между твердой и жидкой фазами. На модельной установке экспериментально исследована фильтрация смесей саломаса с образцами носителей различного фракционного состава в диапазоне 50-200 мкм с применением промышленных тканевых фильтрующих элементов, определены оптимальные условия ее проведения.

Установлена причина быстрой дезактивации промышленного катализатора синтеза монометиланилина, заключающаяся в покрытии поверхности катализатора продуктами взаимодействия анилина с побочными формами активации метанола. Разработаны катализатор на основе Cu-содержащих соединений и условия проведения процесса, исключающие активацию метанола с образованием побочных продуктов. Разработанный процесс обеспечивает длительную работу катализатора без регенерации и сокращение расхода метанола. Технология получения катализатора освоена на Ангарском ЗКиОС. Наработанная опытная партия (1,5 т.) проходит испытание, ожидаемый срок работы катализатора - 1 год.

В Институте катализа СО РАН разработана технология утилизации попутных нефтяных газов, сущность которой заключается в низкотемпературной каталитической конверсии жирных компонентов ПНГ в метан и синтез-газ в местах нефтедобычи. В результате проведенных полевых испытаний было показано, что при устойчивой работе энергоустановки конверсия жирных компонент может достигать 98%, а генерация электроэнергии повышается на 25% при достижении норм ЕВРО-4.