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 проекта 18-43-06201

НазваниеКатализаторы нейтрализации остаточного аммиака: фундаментальные аспекты функционирования и механизм реакции

Руководитель Боронин Андрей Иванович, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук" , Новосибирская обл

Конкурс №26 - Конкурс 2018 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований международными научными коллективами» (Helmholtz)

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-403 - Гомогенный катализ и гетерогенный катализ

Ключевые слова Системы хранения энергии, Нейтрализация остаточного аммиака, operando Рентгеновская абсорбционная спектроскопия, Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, платина, нанесенные наночастицы, каталитический скрининг

Код ГРНТИ31.15.28

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Аммиак и его производные рассматриваются в качестве материалов для хранения энергии как альтернатива элементарному водороду, в том числе как носители энергии для мобильных приложений. Для обеспечения топливного элемента водородом необходимо каталитическое расщепление аммиака. Поскольку разложение NH3 является равновесным процессом, в ходе генерации H2 часть NH3 неизбежно остается в реакционной смеси. Другими источниками аммиака являются выхлопные газы электростанций и автомобилей. Данные выхлопы содержат оксиды азота NOx, которые удаляются путем взаимодействия с аммиаком. Для повышения эффективности этой реакции добавляется избыток NH3, что приводит к его присутствию в выхлопных газах и дальнейшей необходимости его удаления. В связи с этим полная нейтрализация аммиака после его использования в удалении NOx является актуальной задачей современной каталитической химии и химической технологии. Для удаления аммиака обычно используют реакцию нейтрализации остаточного аммиака до азота (НОА-N2). Современные НОА-N2 катализаторы включают компоненты, ответственные за окисление NH3 до NOx (например, Pt/Al2O3), а также компоненты, ведущие дальнейшее селективное каталитическое восстановление (NH3-СКВ) оксидов азота (например, Fe-цеолита). Современные попытки к улучшению катализаторов НОА-N2 основаны на методе проб и ошибок., что не является оптимальным путем в создании активных и стабильных катализаторов. В проекте предполагается развитие фундаментальных представлений и понимания механизма окисления аммиака на Pt, установление основных факторов, влияющих на активность и селективность катализаторов, что позволит создать более эффективные катализаторы НОА-N2. В связи с этим, цель настоящего проекта будет состоять в определении факторов (размер частиц, концентрация и зарядовое состояние активных компонентов, тип носителя, взаимодействие между компонентами катализатора и т.д.), влияющих на активность и селективность катализаторов НОА-N2, на основе Pt, и установлении механизма реакции конверсии NH3 в N2. В первую очередь, работа будет направлена на изучение влияния состояния окисления и размера частиц Pt, взаимодействия металл-носитель на конверсию NH3 и селективность по N2, N2O и NOx, а также установление возможных синергетических эффектов между центрами Pt и цеолитов. Изучение взаимодействия компонентов окисления аммиака и СКВ будет проведено как для наночастиц платины, непосредственно нанесенных на Fe-цеолиты, так и для механических смесей, полученных смешением катализаторов на основе Pt и Fe-ZSM-5. Синергетический эффект может включать редисперсию катионов платины в матрице цеолита, восстановление платины аммиаком, и/или изменение редокс свойств железных центров за счет спилловера форм, активированных на платиновых центрах. Новизна проекта состоит в систематическом и комплексном исследовании селективного каталитического окисления NH3 на катализаторах НОА-N2 (Pt/Al2O3, Pt/TiO2, Pt/WO3/TiO2, Fe-ZSM-5), которое ранее не проводилось. Использование современных методов приготовления катализаторов, всестороннее охарактеризование структурными и спектральными методами во взаимосвязи с установлением их каталитических характеристик в реальных условиях, включая применение физико-химических методов в режимах ex/situ/in situ и Operando для исследования поверхностных и объемных характеристик катализаторов, позволит получить новое фундаментальное знание, необходимое для создания каталитических систем нейтрализации аммиака нового поколения. Предлагаемый проект позволит объединить значительный опыт Института катализа СО РАН в приготовлении модельных катализаторов на основе наночастицам Pt с контролируемым размером частиц, каталитическом скрининге и характеризации поверхности катализаторов современными физико-химическими методами с опытом Института технологии Карлсруэ в применении спектроскопических методик в режиме operando и испытаниях катализаторов в реалистичных условиях промышленного применения. Такая комбинация взаимодействия научных групп из ИК и ИТК необходима для установления взаимосвязи структура-активность и для дизайна наиболее эффективных катализаторов НОА-N2, что будет иметь большое значение для дальнейшей разработки катализаторов для автомобильной промышленности и электростанций, а также мобильных источников энергии.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---