ИСТИНА

В проекте анализируются общие и специфические аспекты влияния природы модифицированных оксидных носителей и адсорбционных процессов на границах раздела фаз на механизм каталитического действия в реакциях превращения углеводородов. Обнаружены факты взаимного влияния модифицирующих добавок различной природы на адсорбционные и каталитические свойства полученных материалов. Оценены электронодонорные и электроноакцепторные характеристики поверхности исходного  оксида алюминия, модифицированного кислотами Бренстеда, наночастицами Ni, NiO, Сo, СoO. Определены вклады дисперсионных и специфических (донорно-акцепторных) взаимодействий при адсорбции на никель-содержащих композитах оксида алюминия с наночастицами различного состава. Установлено, что поверхность исходного Al2O3 обладает преимущественно электроноакцепторными свойствами, а поверхность сульфатированного оксида алюминия – электроноакцепторными и электонодонорными. Выявлены вклады энергии специфических взаимодействий поверхности Al2O3/SO42- с ненасыщенными и ароматическими соединениями. Выявлены специфические центры адсорбции монооксида углерода и алканов на кобальт-содержащих цеолитах, модифицированных кислотными добавками. Впервые проведено комплексное исследование каталитической активности модифицированных переходными металлами и хлоридом алюминия цеолитов в тестовых реакциях конверсии парафинов в конденсированной и газовой фазе в мягких условиях.

С использованием разных способов введения модифицирующих компонентов (адсорбция из растворов, твердофазный ионный обмен, взаимодействие с парами реагентов в вакууме или в потоке инертного газа, лазерное электродиспергирование металлов (ЛЭД)) синтезированы модифицированные соединениями переходных металлов (Сo, Ni, Сu) и кислотами Льюиса (AlCl3) и Бренстеда (H2SO4) оксиды алюминия, кремния и высококремнистые алюмосиликаты кристаллического и аморфного строения. Разработаны способы иммобилизации серной кислоты на поверхность γ-Al2O3 методами адсорбции в статических и динамических условиях и пропитки. Измерены изотермы адсорбции серной кислоты ( 0,1- 1,0 N) на прогретых при разных температурах образцах γ-Al2O3. Методами ИК и УФ/вид- спектроскопии диффузного отражения (ДО), атомно-абсорбционной спектрометрии, рентгеновской дифракции, РФЭС и спектроскопии рентгеновского поглощения показано, что электронное состояние металлов на носителе зависит от материала подложки, способов модифицирования и природы вводимой добавки. На основании структурных исследований и квантово-химических расчетов обнаружено, что после введения хлорида алюминия на поверхность модифицированного солями кобальта цеолита атомы переходного металла перестают быть изолированными катионами и координируются с поверхностными атомами Al посредством атомов хлора. Адсорбционные свойства поверхностей предельно гидроксилированных и частично термически дегидроксилированных γ-Al2O3, сульфатированных γ-Al2O3, а также синтезированных металлсодержащих (Со, CoO, Ni и NiO,) нанокомпозитов на их основе оксидов исследовали методом динамической сорбции тестовых органических веществ разных классов (н-алканов (С6 – С8), октена-1, бензола, толуола, этилбензола, диэтилового эфира и хлороформа). На основе изостерических теплот сорбции выявлено влияние сульфатирования поверхности оксида алюминия на общие и специфические особенности адсорбции. Показано, что вклады энергии специфических и дисперсионных взаимодействий с ненасыщенными и ароматическими соединениями существенно возрастают на γ-Al2O3/SO42- по сравнению с исходным γ-Al2O3, и поверхность модифицированного сульфат-анионами оксида алюминия обладает электроноакцепторными свойствами. Вклад энергии специфических взаимодействий в общую энергию адсорбции на металл-содержащих композитах зависит от размера и состава нанокластеров. Каталитические свойства образцов разного состава сопоставлены в жидкофазных и газофазных реакциях синтеза и превращений углеводородов на примерах конверсии алканов и алкилирования бензола олефинами. Обнаружено, что модифицированные катионами переходных металлов и кислотами Льюиса цеолиты ZSM-5 и BEA более чем на порядок превосходят по активности водородную форму исходного цеолита в жидкофазных превращениях высших алканов в условиях средних температур. Установление специфики адсорбции углеводородов из газовой и жидкой фазы на центрах разной природы позволило найти условия их эффективной активации в газофазных и жидкофазных превращениях углеводородов. Эффекты модифицирования поверхности оксидных носителей кислотными добавками различной природы и наночастицами, ионами и оксидами переходных металлов использованы для разработки новых бифункциональных катализаторов алкилирования бензола, селективных превращений высших парафинов нефти в ценные продукты, в частности – в обогащенные изо-парафинами смеси алканов фракции С7-С12, пригодные для использования в качестве моторных топлив.