![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Проект направлен на решение проблемы улавливания (хранения) CO2 наноразмерными адсорбентами, его очистки для синтеза. Создание эффективных недорогих каталитических систем синтеза метанола и получение карбонатов и ароматических и алифатических кислот.
Carbon dioxide, the content of which in the atmosphere due to anthropogenic human activity has been catastrophically increasing in recent years, causing climate change, acidification of water in the world ocean, melting of the ice shield, etc., requires its productive utilization as a source of C1 carbon. This is not an easy task, since it must be extracted from the atmosphere or biogas, purified and catalysts found that would allow this extremely thermodynamically and kinetically stable molecule to be activated for convertion into valuable products. Since such transformations are energy-consuming and also lead to CO2 emissions, it is necessary to create new methods using "clean" renewable energy, thermal, photochemical and electrochemical ways of effect on CO2. In this project, which involves two groups (the EOS laboratory and the laboratory of environmental chemistry of the Faculty of Chemistry of Moscow State University), with different competencies, owning different methods and having in total the necessary equipment and specialists, are proposed after the separation and purification of CO2 using existing and new membranes (Laboratory of Ecological Chemistry, Moscow State University) to create efficient catalytic systems capable to convert CO2 into methanol, cyclic carbonates (carbamates), aromatic and heteroaromatic acids, phenylacetic acid, aliphatic mono- and dicarboxylic acids (Laboratory of EOS, Moscow State University) using modern synthetic methods, including CH-activation and use of photocatalysis. Electrochemical activation and synthesis will be carried out in China, which gives us the opportunity to compare the economic benefits of different methods.
• Будут разработаны эффективные наноматериалы для улавливания CO2 на основе инкапсулированных аминов и оксидов • Будут разработаны нанокатализаторы и энергоэффективные процессы селективного гидрирования CO2, карбоксилирования ненасыщенных молекул под действием CO2 для синтеза ценных продуктов, включая метанол, карбонаты и карбоновые кислоты. • Будет разработана методология применения моно- и биметаллических (Zn, Cu, Ni, Pd) наноинженерных катализаторов в процессах гидрирования CO2, синтеза метанола, получения карбонатов и карбоксилирования. • Будет получена оценка эффективности нанокатализаторов в данных реакциях при термическом, фото- и электрохимическом воздействии. • Будут разработаны фундаментальные основы электрохимического восстановления CO2 в ценные продукты (CO, кислоты) и установлены механизмы и взаимосвязи структуры и свойств нанокластеров металлов.
У коллектива имеются существенные заделы, подтвержденные десятками публикаций и рядом патентов в следующих областях, относящихся к теме проекта: 1. Получение и использование металлокомплексных катализаторов 2. Получение наноразмерных адсорбентов для СО2, других кислых газов, воды и углеводородов 3. Синтез и исследование новых металл-органических каркасных поллимеров (МОКП, MOF) 4. Синтез и применение в катализе и в электрохимии (реакции СО2) наноразмерных катализаторов 5. Разработка наноразмерных катализаторов, содержащих наночастицы металлов и оксидов 6. Проведение каталитических реакций в сверхкритических флюидах 7. СВЧ- и фото-активация катализаторов и каталитических процессов
Нанкинский тех университет | Соисполнитель |
грант РНФ |
# | Сроки | Название |
1 | 19 декабря 2023 г.-31 декабря 2024 г. | Новые катализаторы и материалы для улавливания и очистки CO2 и его превращения в ценные продукты |
Результаты этапа: В ходе выполнения первого этапа проекта был получен ряд гетерогенных катализаторов на основе цинка и меди как в виде каркасных структур (МОКП), так и в вид частиц на оксидных подложках, изучены их характеристики различными физико-химическими методами. Полученные катализаторы протестированы в реакциях эпоксидов с диоксидом углерода; на модельных реакциях с окисью пропилена и окисью стирола проведен скрининг катализаторов, найдены оптимальные условия. Выбрана одна из наиболее удачных каталитических систем на основе медного камфорного металлоорганического координационного полимера, оценена возможность его рециклизации на модельном субстрате и эффективность в карбоксилировании различных моно- и дизамещенных эпоксидов. Создана серия бифункциональных катализаторов на основе фталоцианинов, в своей структуре содержащих как центры Льюисовой кислотности (ионы цинка), так и нуклеофильные фрагменты (аммонийную группу с йодидом) в различном количестве и положении и протестирована в реакции карбоксилирования эпоксидов. На модельных субстратах найдены оптимальные условия, показана возможность успешной рециклизации; проведено сравнение его активности с другими гомогенными (фталоцианиновыми комплексами в присутствии нуклеофильной добавки) и гетерогенными (хлорид цинка на алюмоксидной подложке в присутствии нуклеофильной добавки). Изучена каталитическая активность гетерогенных и гомогенных никелевых катализаторов в реакциях арилгалогенидов и бензилового спирта с диоксидом углерода с получением ароматических и гетероароматических кислот. Наработаны новые никелевые комплексы для дальнейшего тестирования в данной реакции. Изучено вилияние облучения видимым светом на реакции никель/фоторедокс-катализируемого сочетания арилбромидо и иодидов с арилсульфенатами с высокими выходами , взаимодействия арилгалогенидов, а также стиролов и малоновых эфиров с CO2, позволяющее получать продукты различного строения, содержащие три карбоксильные группы в своей структуре. Наработаны новые рутениевые и иридиевые комплексы для дальнейшего тестирования в фото-катализируемых процессах карбоксилирования. Разработаны новые материалы для поглощения и хранения СО2 и осуществлен синтез аминов с высокой емкостью по диоксиду углерода. Синтезированы мезопористых материалов как носителей для аминов, а также адсорбентов на основе мезопористых материалов, модифицированных нанесенными аминами. Оценена эффективность адсорбции CO2 твердыми адсорбентами (измеренная в реакторе с неподвижным слоем, оборудованном датчиком температуры), полученными пропиткой первичными и вторичными аминами мезо/макропористых материалов на основе диоксида кремния (кремнезема) с бимодальным распределением пор по размерам. Разветвленные амины и линейный полиэтиленимин (PEI) иммобилизовали на носителях из диоксида кремния с высокими уровнями загрузки (40-60 мас.%). Адсорбент, пропитанный диэтилентриамином, продемонстрировал наибольшую адсорбционную емкость в токе чистого CO2. Синтезированы наноразмерные оксидные катализаторы для получения метанола. | ||
2 | 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. | Новые катализаторы и материалы для улавливания и очистки CO2 и его превращения в ценные продукты |
Результаты этапа: | ||
3 | 1 января 2026 г.-31 декабря 2026 г. | Новые катализаторы и материалы для улавливания и очистки CO2 и его превращения в ценные продукты |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".