КАРТОЧКА
ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер 24-23-20066
НазваниеРазработка высокоэффективного катализатора дегидрирования легких алканов на основе диоксида циркония с помощью метода лазерного испарения
РуководительНашивочников Александр Александрович,
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук", Новосибирская обл
| Период выполнения при поддержке РНФ | 2024 г. - 2025 г. |
Конкурс№90 - Конкурс 2024 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» (региональный конкурс).
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах, 03-601 - Химия новых неорганических функциональных и наноразмерных материалов
Ключевые словаЛазерное испарение, неокислительное дегидрирование, нанопорошки, диоксид циркония, пропан, изобутан, низшие олефины, размерные эффекты
Код ГРНТИ31.17.15
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Ежегодно растущий спрос на низшие олефины стимулирует распространение каталитического дегидрирования алканов в качестве способа получения данных соединений. Однако высокая стоимость эксплуатации платиновых и токсичность алюмохромовых катализаторов, использующихся в промышленных процессах, мотивирует исследователей к поиску и разработке новых эффективных каталитических систем для дегидрирования и способов их приготовления. Целью настоящего проекта является разработка подходов к лазерному синтезу функциональных наночастиц диоксида циркония, обладающих высокой каталитической активностью в реакции дегидрирования легких алканов, таких как пропан и изобутан. Поскольку ZrO2 сравнительно недавно стал рассматриваться в качестве катализатора дегидрирования, взаимосвязь многих структурных параметров и его каталитических характеристик в настоящий момент остается слабоизученной. В то же время метод лазерного испарения, предлагаемый в качестве основного метода синтеза в настоящем проекте, обладает широкими возможностями для получения наноматериалов с заданными свойствами, что позволяет исследовать данную взаимосвязь. Каталитическая активность диоксида циркония напрямую связана с координационно ненасыщенными атомами циркония, количество которых может зависеть от стехиометрического состава, размера частиц и наличия легирующих добавок. Ключевыми задачами проекта является выявление взаимосвязи между обозначенными параметрами и каталитическими характеристиками ZrO2-катализаторов в реакции дегидрирования пропана и изобутана. Таким образом, в рамках данного проекта будет исследовано влияние окислительно-восстановительных свойств среды во время лазерного синтеза, размера частиц и различных легирующих добавок на структурные и каталитические свойства ZrO2-катализаторов дегидрирования. Полученные в рамках выполнения проекта результаты позволят разработать высокоэффективный, нетоксичный и относительно недорогой катализатор дегидрирования легких алканов, а предложенные подходы к лазерному синтезу – существенно расширят представления о данном методе как эффективном способе получения функциональных наноматериалов с заданными свойствами.
Ожидаемые результаты
В рамках выполнения настоящего проекта ожидаются следующие результаты:
1) С помощью лазерного синтеза в средах с различными окислительно-восстановительными свойствами будет определен оптимальный стехиометрический состав ZrO2-катализаторов для реакций дегидрирования изобутана и пропана.
2) Выявлены размерные эффекты и их влияние на структурные и каталитические свойства катализаторов дегидрирования на основе диоксида циркония с размерами частиц 3, 5, 7, 10, 15 и 30 нм. Определен оптимальный размер частиц для катализа данного типа реакции.
3) Определена оптимальная легирующая добавка (La, Y, Eu, Cr), оказывающая наибольший промотирующий эффект для ZrO2-катализатора в реакциях дегидрирования пропана и изобутана.
4) На основании п.1-3 разработан высокоэффективный ZrO2-катализатор дегидрирования легких алканов с оптимальными структурными характеристиками для данного типа каталитической реакции.
В рамках выполнения проекта будет изучена взаимосвязь «структура-каталитическая активность» для таких параметров, как стехиометрический состав, размер частиц и тип легирующей добавки. Каждый из выбранных параметров может влиять на количество активных центров в реакции дегидрировании алканов для ZrO2-катализаторов. Эти закономерности будут изучены впервые. Ожидается, что детальное изучение и оптимизация данных характеристик позволят разработать не только высокоэффективный, относительно недорогой и экологичный катализатор дегидрирования легких алканов, но и привлекательные подходы к получению оксидных наноматериалов с заданными свойствами.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ