Новости

13 июля, 2021 12:23

Российские ученые определили векторы мировых исследований по созданию новых катализаторов

Ученые из РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина совместно с коллегами из МГУ имени М. В. Ломоносова и Самарского государственного технического университета предложили концепцию создания новых функциональных материалов и катализаторов для нужд нефтепереработки и нефтехимии, а также водородной энергетики. В основе этого подхода лежит использование природных глинистых нанотрубок, обладающих уникальными свойствами, и, в то же время, схожих с традиционными синтетическими аналогами, применяемыми в промышленности. Результаты исследования опубликованы в журнале Chemical Society Reviews, работа поддержана грантом Российского научного фонда (РНФ).
REUTERS/Brendan McDermid

Катализаторы — это вещества, которые ускоряют химические реакции и делают процессы более эффективными. В нефтяной промышленности катализаторы используются для глубокой переработки углеводородного сырья, производства моторных топлив и нефтехимических продуктов.

Традиционные катализаторы гидропроцессов, которые проводятся в присутствии водорода, как правило, состоят из синтетических материалов — в частности, алюмосиликатов. Это соединения, образованные атомами алюминия, кремния и кислорода. На этапе синтеза возможно изменять их свойства в зависимости от конечных целей. Однако синтетические алюмосиликаты обладают одним недостатком: их сложно и дорого производить.

И здесь на помощь приходит галлуазит — глинистый алюмосиликатный минерал в форме нанотрубок. Примечательно, что внешняя поверхность этих трубок состоит из оксида кремния (заряжена отрицательно), а внутренняя — из оксида алюминия (заряжена положительно). Такая уникальная структура позволяет направленно модифицировать галлуазит, задавая необходимые характеристики новых катализаторов на его основе.

«Галлуазит — природный алюмосиликат, являющийся, по сути, ископаемым функциональным материалом, который подарила нам природа, а мы лишь придумали как использовать этот уникальный дар», — сказал руководитель проекта по гранту РНФ Александр Глотов, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина.

На данный момент крупные месторождения галлуазита имеются в США, Австралии, Новой Зеландии, Китае, а в России минерал обнаружен на Урале. Некоторые фирмы продают алюмосиликатные нанотрубки в чистом виде в больших количествах по низкой цене. Это значит, что уже сейчас можно использовать галлуазит в промышленных масштабах.

Ученые проанализировали информацию о мировых исследованиях, в том числе на основе собственных работ, в области создания новых катализаторов из галлуазита. Они подробно описали влияние структуры и текстурных характеристик на активность катализаторов в ключевых процессах нефтехимии и нефтепереработки, осуществляемых под давлением водорода. Особое внимание уделили способам направленного синтеза систем с заданными характеристиками, в частности, композитных мезопористых материалов, обладающих высокой удельной площадью поверхности, термической и механической стабильностью, контролируемой кислотностью.

В рамках предложенной концепции «нанореакторов» ученые рассмотрели методы селективного, то есть избирательного нанесения металлов: либо вовнутрь трубок, либо на их внешнюю поверхность. Это позволяет контролировать свойства получаемых функциональных материалов и катализаторов, повысить срок их службы.

«Отдельная глава нашего обзора посвящена исследованиям по удалению загрязняющих веществ, а также созданию аккумуляторов водорода. Развитие работ в этой области позволит существенно приблизить общество к решению проблем хранения и высвобождения водорода — экологичного топлива будущего», — прокомментировал Александр Глотов.

Рекомендации ученых могут стать фундаментом для развития мировых и отечественных исследований в области разработки высокоактивных, стабильных и дешевых катализаторов для гидропроцессов нефтехимии и нефтепереработки, получения, транспортировки и хранения водорода, очистки атмосферных и выхлопных газов.
20 октября, 2021
Водоросль для фармацевтической промышленности нашли в Тульской области
<h4>Ученые впервые обнаружили на территории России штамм зеленой одноклеточной водоросли ...
20 октября, 2021
Укороченный ген orb2 оставил самцов мух без потомства
Биологи выяснили, что три четверти самцов дрозофил становятся бесплодными, если нуклеотидная матри...