​Ученые НИЦ "Курчатовский институт" в составе исследовательской группы создали новый катализатор, превосходящий аналоги сразу по нескольким характеристикам. Он разработан для важного индустриального процесса гидрирования ацетилена, в результате которого получают этилен. Исследователям удалось добиться  улучшения свойств катализатора, одновременно повысив его активность и селективность. Это открывает перспективы   промышленного использования данной разработки в полимерной индустрии. Результаты исследования опубликованы в журнале Topics in Catalysis. 

Палладиевые частицы являются очень активным катализатором гидрирования, однако они не могут обеспечить селективность процесса, которая крайне важна в индустрии. Для этого к палладию добавляют другой металл, добиваясь таким образом сочетания нужных свойств. К примеру, в промышленности для гидрирования ацетилена используют биметаллический катализатор, в котором селективность достигается за счет присутствия серебра. Однако для удешевления производства вместо этого благородного металла можно использовать и другие добавки, например, цинк. 

"Соединения на основе палладия и цинка очень перспективны для процессов гидрирования ацетилена. Однако никто не изучал, каким образом соотношение двух металлов влияет на структуру и свойства катализатора, - отметил автор работы, научный сотрудник Курчатовского комплекса синхротронно-нейтронных исследований Евгений Храмов. - Мы задались вопросом: существует ли идеальный баланс, при котором можно достичь наилучших показателей активности и селективности?". ​

Ученые обнаружили, что катализатор с соотношением палладия и цинка 2:1 не только существенно превосходит палладиевый по селективности, но и отличается повышенной активностью. Перед тем, как найти "идеальное" соотношение металлов, ученые протестировали множество соединений и проанализировали данные об их структуре, полученные на установках Курчатовского комплекса синхротронно-нейтронных исследований. 

Воспользоваться всеми преимуществами "цинковой добавки" было бы невозможно, если бы не удалось найти правильный носитель для активного компонента катализатора. Идеальным решением стал инновационный углеродный материал сибунит, разработанный сибирскими коллегами. Этот пористый носитель обладает высокой механической прочностью, развитой удельной поверхностью и инертен к активным компонентам катализатора (цинку и палладию). 

"Переход на "цинковую добавку" обеспечивает не только значительное снижение стоимости катализатора, но и улучшение его ключевых рабочих характеристик, - пояснил Евгений Храмов. - Кроме того, мы предполагаем, что использование сибунита позволит увеличить срок эксплуатации за счет стабильной работы и эффективного подавления побочных реакций, продукты которых зачастую блокируют поверхность катализатора". 

В настоящее время ученые проводят эксперименты по изучению стабильности нового катализатора в условиях, приближенных к промышленным. Для оценки структурных изменений в материале используется высокотехнологичное оборудование Курчатовского комплекса синхротронно-нейтронных исследований. 

В работе приняли участие специалисты НИЦ "Курчатовский институт", Центра новых химических технологий БИК СО РАН и Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН. 

Похожие новости

  • 24/12/2019

    Выбор РИА Новости: главные достижения российской науки 2019 года

    ​Ученые в России в нынешнем году получили знаковые результаты в самых разных областях – от астрономии до археологии, причем многие достижения имеют выходы на практическое применение. Примечательно, что существенную лепту здесь внесли не только признанные научные центры, но и ведущие отечественные вузы.
    1300
  • 23/09/2019

    Игра российских «-тронов»: построят ли «СКИФ»

    ​Судьба СКИФ под угрозой со стороны проекта Курчатовского института, считают академики Сибирского отделения РАН. На прошлой неделе общее его собрание выразило свою озабоченность в специальной резолюции.
    820
  • 21/10/2020

    ИК СО РАН и МИСиС создали совместную лабораторию

    ​В НИТУ «МИСиС» создана научно-исследовательская лаборатория MISIS Catalysis Lab, созданная совместно с Институтом катализа им. Г. К. Борескова СО РАН (г. Новосибирск). Основное направление деятельности — решение практических задач в области химического синтеза, промышленного катализа и аддитивных технологий.
    188
  • 01/09/2020

    Недостающее звено в отечественном катализе: рассказывает замиректора ИК СО РАН Вадим Яковлев

    Центр коллективного пользования «Опытное производство катализаторов» на базе Института катализа СО РАН станет местом, где будут развивать широкий спектр новых каталитических технологий, отрабатывать их у себя до опытного и опытно-промышленного уровня и потом масштабировать их на профильных предприятиях.
    434
  • 08/10/2017

    Секреты картин и криминал: как ученые из России помогают британской полиции

    ​Сергей Казарян, профессор физической химии из Имперского колледжа Лондона, рассказал, как современные методы химии и физики позволяют вычислять преступников по химическим следам отпечатков пальцев, раскрывать фальшивки и изучать историю давно минувших дней.
    1393
  • 02/01/2019

    Созданы катализаторы для сжигания продуктов газификации твердого топлива

    ​Российские ученые разработали новый композитный катализатор на основе оксидов железа, меди и алюминия и определили его активность. Разработанный катализатор будет использоваться для сжигания продуктов газификации различных видов топлива в кипящем слое.
    1295
  • 16/08/2017

    Директор ИК СО РАН Валерий Бухтияров посетил ВИАМ

    15 августа 2017 года Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ВИАМ) посетил директор Института катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук, академик РАН Валерий Иванович Бухтияров.
    1943
  • 10/04/2019

    Российские ученые нашли лучший катализатор для добычи энергии из отходов

    Российские ученые определили состав катализатора, наиболее эффективно ускоряющего процесс экологически чистого получения энергии из отходов, результаты работы, которые могут найти практическое применение в промышленности, опубликованы в престижном международном журнале Catalysis Letters.
    1214
  • 11/11/2016

    Статья новосибирских ученых опубликована в журнале «Chemical Engineering Science»

    В июльском номере журнала Chemical Engineering Science (IF = 2,750) вышла публикация сотрудников Института математики им. С.Л. Соболева СО РАН, Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН и НГУ «Evolution ofsorptive and textural properties of CaO — based sorbents during repetitivesorption/regeneration cycles».
    1965
  • 13/05/2020

    Диоксид кремния и наночастицы золота увеличили чувствительность газовых сенсоров в 4 раза

    ​​Вместе эти две добавки увеличивают чувствительность детектора к бензолу и этанолу более чем в четыре раза даже в условиях влажного воздуха. Такие сенсоры могут позволить обезопасить работников промышленных предприятий.
    572