Лаборатория СВЧ-активации каталитических процессов

Научные результаты:

В рамках проекта разработаны энергоэффективные CВЧ-процессы синтеза разнообразных нанокатализаторов с нанесенными наночастицами металлов или оксидов и in-situ активации каталитических процессов под действием СВЧ-излучения, включая процессы утилизации СО₂, глубокую переработку углеводородного и возобновляемого сырья, процессы водородной энергетики (хранение водорода). Получены биметаллические наночастицы (Fe, Cu, Ni, Co, Pt, Pd, Au, Rh, Ag, Ru) на пористых носителях, оксиды со структурой перовскитов, исследована их структура различными физико-химическими методами и изучена их активность в ряде реакций, таких как гидрокрекинг, гидрирование ароматических и ацетиленовых углеводородов, гидрирование нитрилов и нитро групп, раскрытие циклов полициклических соединений, гидрогенолиз, дегидрирование нафтенов, парциальное окисление метана в синтез-газ и этилен, парциальное окисление этана и пропана в олефины под действием О₂ и СО₂, полное окисление летучих органических соединений (толуол, дихлорметан, этанол в качестве модельных соединений), получение и циклическое использование субстратов для хранения водорода в жидких органических носителях (полициклические соединения), гидрирование СО₂ в СО, а также синтез олефинов, спиртов и углеводородов из дешевого промышленного (алканы, асфальтены) и растительного (масла, полиолы, 5-гидроксиметилфурфурол) сырья и биомассы, и гидрирование СО₂ в олефины. Предлагаемый подход основан на использовании СВЧ-активации катализаторов для разложения прекурсоров, приготовления катализаторов, либо для in-situ активации катализаторов непосредственно во время проведения каталитических процессов. Оба подхода позволяют увеличить активность, селективность стабильность катализатора за счет снижения вклада побочных реакций, деструкции, спекания активного компонента. При этом достигается снижение энергопотребления на синтез наноматериалов и осуществление каталитических процессов за счет снижения температуры синтеза нанокатализаторов и/или температуры осуществления каталитического процесса и сокращения стадии регенерации и за счет нетермических эффектов СВЧ-активации катализаторов, особенно в присутствии водорода в условиях диссоциативной адсорбции водорода.

Внедрение результатов исследования:

Разработаны эффективные и дешевые Zn-Cu-K-катализаторы конверсии СО2 в метанол, превосходящие известные в мировой литературе и практике системы по производительности (в 1,5-2 раза). В настоящее время проводятся пилотные испытания катализаторов с участием ПАО «Танеко» (Россия) и технико-экономическое обоснование технологии их производства и применения.

Образование и переподготовка кадров:

Подготовленные дипломированные специалисты (бакалавры, специалисты, магистры) и кадры высшей квалификации (научные кадры) из числа членов научного коллектива:

Вергун Вадим Алексеевич, диплом специалиста, РХТУ им. Д.И. Менделеева.

Тема дипломной работы «Синтез микромезопористых материалов (NH2)-UiO-66 на основе циркония для очистки водных растворов от тартразина». Руководитель: Исаева Вера Ильинична

Архипов Данил Алексеевич, диплом специалиста РХТУ им. Д.И. Менделеева.

Тема дипломной работы «Металл-органические координационные полимеры (МОКП) на основе лантанидов в качестве химических сенсоров. Руководитель: Исаева Вера Ильинична

Стрекалова Анна Алексеевна, диссертация

на соискание ученой степени кандидата химических наук, ИОХ РАН.

Тема диссертации «Медьсодержащие катализаторы для селективного гидрирования непредельных соединений и сложных эфиров». Руководитель Кустов Леонид Модестович

Дейко Григорий Сергеевич, диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук, ИОХ РАН.

Тема диссертации «Разработка новых адсорбентов на основе металлорганических каркасов для селективной адсорбции компонентов природного газа». Руководитель Исаева Вера Ильинична

Костюхин Егор Максимович, диссертация на соискание ученой степени кандидата наук, ИОХ РАН.

Тема диссертации «Микроволновой синтез наноразмерных частиц железосодержащих оксидов и их физикохимические и каталитичсекие свойства». Руководитель Кустов Леонид Модестович

Тедеева Марина Анатольевна, диссертация на соискание ученой степени кандидата наук, МГУ.

Тема диссертации «Дегидрирование пропана в присутствии СО2 на нанесенных металлоксидных катализаторах». Руководитель Кустов Александр Леонидович

Сотрудничество:

• Университет Abo Akademi (Турку, Финлялндия) – стажировка молодых ученых в 2021 г,
• Федеральный исследовательский центр «Институт катализа им. Г.К. Борескова» Сибирского отделения Российской академии наук –стажировка аспирантов в 2023 г.