Реєстраційний номер
0220U101221,
0119U102378
, Науково-дослідна робота
Назва роботи
Вплив структурно-розмірних та кислотно-основних характеристик Cu(Zn, Ag)/La(Zr)-SiO2, CuNi/Mg(Ce)-Al2O3 каталізаторів на їх функціональні властивості в процесі конверсії біоетанола в цінні продукти
Назва етапу роботи
Керівник роботи
Балакін Дмитро Юрійович, Кандидат фізико-математичних наук
Дата реєстрації
05-02-2020
Організація виконавець
Інститут фізики НАН України
Опис етапу
Основна ідея НДР полягає у з’ясування природи адсорбційних центрів активації реагуючих молекул на поверхні каталізатора та взаємовпливу складових каталізатора на його селективність та ефективність конверсії.
Метою досліджень було вивчення впливу добавок d/f-металів у складі La(Zr)-SiO2, Mg(Ce)-Al2O3 оксидних композицій на їх функціональні властивості як каталізаторів конверсії етанолу в 1,3-бутадіен та 1-бутанол.
В роботі досліджено електронно-адсорбційні закономірності впливу легуючих домішок d-/f-металів на селективність та ефективність створених оксидних наносистем з різною фазою провідності. Встановлено позитивний ефект від одночасного додавання оксидів цинку та магнію в основу каталізаторів для конверсії етанолу в 1,3-бутадієн за методом Лебедєва. Визначено матеріал каталізатора для такого процесу, що має оптимальний баланс між кількістю окислювально-відновних і кислотно-основних активних центрів. Визначено склад вихідних продуктів реакції та досліджено структурні дефекти та морфологічні зміни каталізаторів внаслідок каталітичної конверсії етанолу в 1,3-бутадієн. Запропонована кількісна модель аналізу кислотно-основних властивостей каталітичних систем. Використовувалися методи: оже-електронна спектроскопія, термодесорбційна мас-спектрометрія, рентгенівська фотоелектронна спектроскопія ближнього тиску (10 mbar), скануючий електронний мікроскоп з високою роздільною здатністю та енергодисперсійна рентгенівська спектроскопія.
Отримані результати є важливими для поглиблення фундаментальних уявлень фізико-хімічних процесів на поверхні, так і для розробки модифікованих оксидних наносистем у якості промислових каталізаторів.
Опис продукції
Проведені дослідження були спрямовані на вивчення нових каталітичних композитів, що містять науково обґрунтований баланс відновлювальних і кислотно-основних центрів, які підвищують продуктивність та селективність каталізаторів. Зокрема, досліджено електронні структури адсорбційних центрів в модельних зразках композитів Cu/SiO2, Cu/ZnO, ZnO/SiO2, Cu/ZrO2/SiO2, ZnO/ZrO2SiO2 і встановлення складу проміжних продуктів реакції при активації етанолу в умовах надвисокого вакууму і в реальній атмосфері (кисню, водню, етанолу та ацетальдегіду) роботи каталізатора. Також, досліджено механізми впливу морфології поверхні і легуючих домішок на термічну стійкість і кінетику реакційних процесів на поверхні композитів з різною фазою провідності.
Встановлено умови формування адсорбційних центрів каталізу, які виникають на атомах d-металів (Zn, Cu, Zr, Ag), та їх властивості при різних концентраціях в оксидних композитах. Також було з’ясовано вплив кожного хімічного елементу каталізатора на склад продуктів десорбції з поверхні при конверсії етанолу в ацетальдегід і 1,3-бутадієн. Запропонована кількісна модель аналізу кислотно-основних властивостей каталітичних систем та встановлено електронно-адсорбційні закономірності та механізми поверхневих явищ в гетерогенному каталізі.
Автори роботи
Лопандя Любов Юріївна
Пилипчук Олександр Сергійович
Додано/оновлено в НРАТ
2020-04-02
