• 08.12.2022 09:54

ТЕХНОСФЕРА РОССИЯ

Производство Наука Технологии ВПК Импортозамещение

Российские ученые разрабатывают материал с эффектом памяти для создания новых катализаторов

В Новосибирске ученые Центра новых химических технологий Федерального исследовательского центра «Институт катализа имени Г. К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук» с помощью метода рентгеновской дифракции детально изучили слоистые двойные гидроксиды магний-галлия, которые использовали для создания эффективных катализаторов дегидрирования углеводородов. В планах российских исследователей – синтез катализаторов на основе этих структур для дегидрирования высокомолекулярных алканов, процессов гидропереработки возобновляемого растительного сырья и альтернативной энергетики.

Слоистые двойные гидроксиды (LDHs, layered double hydroxides, СДГ) – это пластинчатые неорганические твердые вещества с кристаллической структурой, которые содержат катионы двух- и трехвалентных металлов в слоях. Некоторые СДГ обладают эффектом памяти: после прокаливания при высоких температурах в интервале 450-600 °C и при последующем опускании в воду эти объекты восстанавливают свою исходную слоистую структуру. Благодаря таким свойствам, слоистые двойные гидроксиды могут использоваться в разных приложениях, например для адсорбции различных веществ из воды.

По словам заместителя директора ЦНХТ ИК СО РАН по научной работе кандидата химических наук Натальи Леонтьевой, СДГ особенно интересны ученым в качестве носителей металлических катализаторов. Однако для использования их на практике необходимо детально изучить механизм их термического разложения и установить структуру формирующихся оксидов.

В своей работе ученые использовали метод моделирования рентгеновских дифракционных картин для одномерно разупорядоченных кристаллов, а также специальное программное обеспечение, разработанное в том числе в ФИЦ ИК СО РАН.

«Мы исследовали слоистые двойные гидроксиды магний-галлия и оксиды на их основе. Наш подход заключался в том, что мы брали кристалл и разбивали на отдельные слои в направлении плотнейшей упаковки, как колоду карт. Затем, предполагая различные модели структур, упаковывали слои, смещая на определенные векторы, и рассчитывали картину рентгеновской дифракции. Далее, сравнивая интенсивности и формы пиков расчетной кривой с экспериментальной, делали заключение о том, подходит предполагаемая модель структуры или нет. В этой работе мы установили, как протекает процесс разложения слоистых двойных гидроксидов, как изменяется их кристаллическая структура, обнаружили, что образуются метастабильные фазы при определенных температурах, разобрались, что представляет собой структура оксида и очень много других структурных аспектов», — рассказала Наталья Леонтьева.

По словам ученой, новизна работы заключается в том, что для изучения СДГ впервые было применено моделирование дифракционных картин, которое позволило получить новые данные и установить дефектную структуру гидроксидных и оксидных фаз, а также понять, каким образом реализуется эффект памяти. В конечном итоге это позволило синтезировать новые платиновые катализаторы для дегидрирования пропана — процесса, имеющего большое значение для современной нефтехимии.

Исследователи будут двигаться дальше в направлении создания катализаторов на основе СДГ. В ближайших планах разработка катализаторов для дегидрирования высокомолекулярных алканов, процессов гидропереработки возобновляемого растительного сырья, технологий альтернативной энергетики.

Источник: Пресс-служба ФИЦ ИК СО РАН

ПОДЕЛИТЬСЯ В СОЦСЕТЯХ:

Рекомендуем прочесть