Регистрация / Вход
Прислать материал

Ионные жидкости как реакционные среды для получения новых поверхностных наноструктур в электрохимических процессах

Докладчик: Кустов Леонид Модестович

Должность: Профессор, д.х.н.

Цель проекта:
1 Разработка методов электрохимического модифицирования, электроосаждения и полирования поверхностей металлов, получения проводящих полимеров, наноструктур различных размеров и формы (ячейки, нанотрубки) на поверхности металлов и приготовления наноразмерных катализаторов парциального окисления метана в синтез-газ. 2 Получение проводящих полимеров бензола, тиофена, пиррола, имидазола, пиридина, и р. мономеров, наноструктур различных размеров и формы (ячейки, нанотрубки) на поверхности металлов (Ni, Cu, Fe, Ag, Ti, Zr, Au, Pt), в частности, с использованием (1) СВЧ-активации для мягкого разложения прекурсоров и восстановления металлов, (2) ионных жидкостей для электрохимических процессов. Получение эффективных катализаторов парциального окисления метана в синтез-газ на металлических структурированных носителях.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Будет подготовлен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках научных исследований, в том числе обзор научных информационных источников: статьи в ведущих зарубежных и (или) российских научных журналах, монографии и (или) патенты) - не менее 15 научно-информационных источников за период 2009 – 2013 гг.
2 Будут выполнены патентные исследования в соответствии с ГОСТ 15.011-96.
3. Будут разработаны методы электрохимического модифицирования, электроосаждения и полирования поверхностей металлов, получения проводящих полимеров и наноструктур различных размеров и формы (ячейки, нанотрубки) на поверхности металлов и приготовления наноразмерных катализаторов парциального окисления метана в синтез-газ.
4. Будут получены проводящие полимеры и наноструктуры различных размеров и формы (ячейки, нанотрубки) на поверхности металлов (Ni, Cu, Fe, Ag, Ti, Zr, Au, Pt) , в частности, с использованием (1) СВЧ-активации для мягкого разложения прекурсоров и восстановления металлов, (2) ионных жидкостей для электрохимических процессов.
5. Будут приготовлены проводящие полимеры на основе следующих мономеров: бензол, бифенил, нафталин, терфенил, анилин, имидазол, пиридин, пиррол, пирролидин, тиофен.
6. Будет проведена детальная характеризация наноматериалов на основе проводящих полимеров и модифицированных металлов методами электронной микроскопии (SEM, TEM, EDS-SEM), высокоинформативными спектральными методами (XPS, DRIFTS, XAFS, UV, плазмонный резонанс) с использованием характеристичных молекул-зондов (H2, CO, С2Н2, СD3CN, NO), адсорбционных методов, TПВ/TПД, XRD, и DTA/TG.
7. Будут разработаны и протестированы в каталитической реакции парциального окисления метана в синтез-газ высокоэффективные, селективные и рециклизуемые нанокатализаторы на основе структурированных металлических носителей.
8. Будет разработан высокоэффективный прототип промышленного катализатора парциального окисления метана в синтез-газ, не содержащий благородных металлов или содержащий экстремально низкое количество критических металлов (менее 0.1%) и проведена его оценка для применения в процессе парциального окисления метана в синтез-газ.
9. По результатам работы будут подготовлены аналитический обзор, включающий не менее 30 источников, 7 статей в журналах из базы Web of Science, в том числе 4 статьи с итальянскими учеными, подано 3 заявки на патенты РФ. Будет проведено 3 симпозиума по теме проекта с участием не менее 40 молодых ученых и не менее 5 иностранных ученых.
10. Будут разработаны методики получения проводящих полимеров, полированных поверхностей металлов, наноразмерных катализаторов (3 методики) и методика проведения реакции парциального окисления метана в синтез-газ (1 методика).
11. Будут приготовлены 3 экспериментальных образца в качестве прототипов промышленных катализаторов для процесса парциального окисления метана в синтез-газ.
12. Будут проведены патентные исследования.
13. Будут подготовлены предложения и рекомендации по реализации результатов прикладных научных исследований.
14. Будет подготовлен Проект ТЗ на проведение ОТР и ОКР по разработке технологии парциального окисления метана в синтез-газ и демонстрационной установки
15. Будут разработаны технические условия на нанокатализатор процесса парциального окисления метана в синтез-газ
Разрабатываемые системы будут превосходить известные катализаторы по селективности и активности. Разработанные структурированные катализаторы будут обеспечивать конверсию, селективность и выход целевого продукта, отличающиеся от показателей для массивных катализаторов с благородными металлами при одинаковых условиях испытания и при одинаковых содержаниях металлов не менее, чем на 15-20%. Разрабатываемые наноматериалы обеспечат возможность их легкой регенерации для восстановления активности
Разработанные образцы катализаторов будут использованы в экспериментах по парциальному окислению метана в синтез-газ.
Достижимость заявленных результатов обеспечивается многолетним заделом в области разработки структурированных катализаторов для процессов переработки углеводородного сырья, привлечением к проекту специалистов мирового уровня (проф. А. Бьянкони, Италия)

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Разработанные катализаторы могут быть использованы в процессах парциального окисления метана в синтез-газ. Металлы, отполированные с использованием разработанных методик, могут быть использованы в производстве ювелирных изделий, спецтехники или спецпокрытий.
Разработанные катализаторы представляют собой фольгу или мат из металлических волокон с нанесенным активным слоем (не более 5 вес. %).
Разработанные катализаторы обеспечат конверсию, селективность и выход целевого продукта, отличающиеся от показателей для традиционных катализаторов с благородными металлами при одинаковых условиях испытания и при одинаковых содержаниях металлов не менее, чем на 15-20%. Разрабатываемые наноматериалы обеспечат возможность их легкой регенерации для восстановления активности

Текущие результаты проекта:
1. Подготовлен аналитический обзор современной научно-технической, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках проблемы разработки наноматериалов на металлических поверхностях.
2 Обоснован выбор методов и средств, направлений исследований и способов решения задач разработки наноматериалов.
3 Проведена подготовка к работе по исследованию полученных наноматериалов.
4. Разработаны методики получения проводящих полимеров.
5. Проведен синтез проводящих полимеров из ароматических субстратов.
6. Исследованы процессы полировки Ti, Ni, Zr, Pt.
7. Проведены патентные исследования