Регистрация / Вход
Прислать материал

14.624.21.0006

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.624.21.0006
Тематическое направление
Транспортные и космические системы
Исполнитель проекта
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химических реактивов и особо чистых химических веществ"
Название доклада
Исследование методов получения катализаторов на основе диоксида титана, модифицированных наночастицами металлов группы платины, предназначенных для снижения токсичности отработавших газов в выхлопных системах автомобильного транспорта
Докладчик
Немерюк Алексей
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
1) Исследование методов получения новых каталитических материалов на основе оксидов титана и кремния, содержащих наночастицы платиновых металлов, предназначенных для использования в качестве катализаторов, пригодных для применения в системах снижения токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
2) Цель проекта – разработка метода, позволяющего получать активный каталитический материал, содержащий меньшее количество драгоценных металлов, чем традиционно применяемые, при равной или большей каталитической активности и долговечности.
Актуальность и новизна исследования
5) Полученные в ходе выполнения исследований результаты характеризуются как соответствующие современным тенденциям развития каталитических материалов, предназначенных для использования в системах нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, в том числе по более низкому содержанию драгоценных металлов, по использованию диоксида титана в качестве носителя наночастиц платиновых металлов, по применению диоксида кремния для обеспечения прочного контакта между частицами платины или палладия и диоксида титана.
Описание исследования

Основным научным посылом исследование было изучение и создание материала на основе диоксида титана в качестве носителя и наночастиц платиновых металлов в качестве активных центров. Для одновременного получения как диоксида титана, так и металлических наночастиц был использован метод взаимодействия органических производных титана и платиноидов в неводной среде. В качестве вспомогательного материала, обеспечивающего прочный контакт между диоксидом титана и платиновыми металлами был использовыан диоксид кремния, образующийся, наряду с диоксидом титана в ходе синтеза. Наноразмерные частицы палладия и платины были получены при термическом разложении органорастворимых комплексных соединений этих элементов в присутствии соединений титана и кремния. Промежуточно образующиеся полимерные алкоксиды титана являлись эффективными стабилизаторами наночастиц платиноидов, препятствующими неконтролируемому росту размеров частиц палладия и платины. Подбор органических функциональных групп, входящих в состав соединений титана и кремния позволил обеспечить образование промежуточных соединений, создающих кластеры атомов платиновых металлов, являющихся зародышами кристаллизации, на поверхности частиц зля, являющегося предщественником оксидной системы, носителя активных каталитических центров. Таким образом, удалось подобрать необходимые условия, включая природу исходных соединений, температуру, время и иные факторы проведения взаимодействия, среду взаимодействия и методы термоокислительной обработки получаемых органо-минеральных композитов, содержащих наночастицы палладия и платины, позволяющие получать высокоэффективные каталитические материалы.

Результаты исследования
  1. В ходе выполнения исследовательских работ разработаны методы, позволяющие получать материалы, содержащие наночастицы как палладия, так и платины на носителе, которым является диоксид титана. Полученные материалы могут быть использованы в качестве катализаторов газофазных реакций, в том числе в составе систем каталитической нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.
  2. Особенность разработанного метода заключается в использовании неводных сред для проведения технологических операций по получению каталитических материалов. Это дает возможность применять гидролитически неустойчивые кремнийорганические соединения для создания на поверхности частиц диоксида титана якорных группировок, обеспечивающих прочный контакт между наночастицами платиновых металлов и поверхностью частиц диоксида титана.
  3. В ходе реализации проекта были разработаны методы получения промежуточных соединений, предшественников наночастиц платиновых металлов, отличающиеся от описанных в литературе удобством осуществления и большим выходом целевого продукта. Получено комплексное соединение палладия, хорошо растворимое во многих органических средах, хлорид ди(фенилацетонитрил)палладия II, , исследованы методы получения и очистки комплексных соединений платины, растворимых в органических растворителях и пригодных для использования в качестве предшественников наночастиц платины, синтезируемых в неводных средах.
  4. Создан экспериментальный стенд, позволяющий осуществлять исследование каталитической активности материалов по отношению к газовым смесям, моделирующим состав отработавших газов ДВС. Стенд позволяет в широких пределах регулировать содержание 5 основных газов модельной среды, а так же допускает возможность мониторинга в реальном времени как состава газовой смеси на входе в проточный реактор, так  и после прохождения газов через активную среду, так и параметров температуры и давления газовой среды в реакторе с осуществлением фиксации полученных данных.
  5.  При помощи разработанного экспериментального стенда определена каталитическая активность полученных в ходе выполнения исследований материалов.

 

Практическая значимость исследования
Сокращение расхода платиновых металлов при производстве каталитических материалов ведет к прямому экономическому эффекту, заключающемуся в снижении себестоимости каталитических нейтрализаторов. Увеличение срока службы каталитических нейтрализаторов при сохранении эффективности в условиях использования топлива, содержащего примеси соединений серы и фосфора экономически целесообразно. Снижение нагрузки, создаваемой отработавшими газами ДВС на окружающую среду и здоровье человека ведет к непрямым положительным экономическим эффектам, связанным с увеличением производительности труда, снижением уровня заболеваемости, в том числе, онкологическими и сердечно-сосудистыми заболеваниями, связанными с экологическим прессингом.
Постер

Poster_template_TS.ppt