При участии ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет» идет работа по созданию новых катализаторов |
При участии ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет» идет работа по созданию новых катализаторов Коллектив российских ученых определил векторы мировых исследований. Предложена концепция создания новых функциональных материалов и катализаторов для нужд нефтепереработки и нефтехимии, а также водородной энергетики. Работу ведут специалисты из Российского государственного университета (РГУ) нефти и газа имени И.М. Губкина совместно с коллегами из Московского государственного университета (МГУ) имени М.В. Ломоносова и Самарского политеха (в лице доцента кафедры «Химическая технология переработки нефти и газа» Алексея Пимерзина). В основе нового 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). 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, ведущий
научный сотрудник РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина Александр
Глотов. 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. |