Научно-образовательный центр по нанотехнологиям МГУ

Презентация доклада

Аннотация

В.И. Бухтияров

Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г. Новосибирск

Использование наноматериалов в катализе имеет давнюю историю и началось задолго до активного использования приставки «нано». В качестве примера следует упомянуть катализаторы на основе частиц благородных металлов нанометрового размера (Pt, Pd, Rh), диспергированных на оксидных носителях. Долгое время основной причиной использования металлов в высокодисперсном состоянии была оптимизация их использования за счет увеличения соотношения поверхность/объем (каталитические реакции протекают на поверхностных центрах). Однако позже было выяснено, что переход к нанометровым частицам металла может вызывать изменение удельной каталитической активности (УКА), которая определяется как скорость реакции в присутствии катализатора, отнесенная к числу поверхностных (доступных) атомов металла. Речь идет о появлении размерного эффекта в структурно-чувствительных каталитических реакциях, скорость которых в отличие от структурно-нечувствительных реакций меняется с изменением среднего размера частиц активного компонента. С момента открытия Бударом структурно-чувствительных реакций размерные эффекты стали объектом пристального внимания исследователей. Был сделан вывод о том, что изучение размерных эффектов невозможно без:

1. развития методов управляемого и воспроизводимого синтеза наноразмерных частиц металла с однородным и варьируемым распределением частиц по размерам;
2. развития методов надежного охарактеризования наноразмерных частиц и определения их распределения по размерам;
3. изучения каталитических свойств и сравнения величин УКА в зависимости от среднего размера нанесенных металлических частиц;
4. изучения электронных, структурных и адсорбционных свойств наноразмерных металлических частиц в зависимости от их размеров.

В докладе будет представлено обоснование данного подхода, а также полученные в последние годы результаты, которые демонстрируют возможность использования размерных эффектов для увеличения активности наноразмерных катализаторов в реакциях низкотемпературного окисления СО и СH₄ (катализаторы Au/Al₂O₃ и Pt/Al₂O₃, соответственно), селективного окисления олефинов (катализаторы Ag/Al₂O₃).

На основании полученных данных сделан вывод, что прогресс в выявлении факторов, обуславливающих появление размерных эффектов, и использование новых методов синтеза для получения катализаторов со строго контролируемыми свойствами позволяет получить более активные (заданный размер частиц) и более селективные (однородное распределение частиц по размерам) катализаторы, тем самым, позволяя оптимизировать существующие процессы путем снижения энергозатрат (температура проведения реакции) и ценовых показателей (уменьшение загрузки благородных металлов), уменьшения количества вредных выбросов и увеличения выхода ценного продукта.

Отчет о семинаре

12 ноября на Химическом факультете МГУ имени М.В. Ломоносова состоялось первое заседание научного семинара «Перспективные наноматериалы». Торжественное открытие семинара началось с выступления проректора, начальника Управления инноваций, информатизации и международных научных связей МГУ академика Алексея Ремовича Хохлова. Докладчика семинара — известного специалиста в области катализа и наноматериалов — представил председатель семинара академик Лунин Валерий Васильевич. С докладом выступил член-корреспондент РАН Бухтияров Валерий Иванович — руководитель отдела физико-химических методов, заместитель директора по научной работе Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН. На семинар пришли научные сотрудники и преподаватели — ведущие специалисты в области физико-химии поверхности, катализа и «нано». Особо хочется отметить интерес к теме доклада студентов и аспирантов, принимавших активное участие в дискуссии.

Фотографии

Открытие первого семинара. Вступительное слово академика А.Р. Хохлова. Председатель семинара академик В.В. Лунин.

Присутствующие на семинаре сотрудники, преподаватели, аспиранты и студенты.

Член-корреспондент В.И. Бухтияров делает доклад.

Академик В.В. Лунин вручает члену-корреспонденту В.И. Бухтиярову благодарность от Химического факультета и НОЦа по нанотехнологиям и подарок — галстук с химической символикой.

Окончание семинара — бурное научное обсуждение после доклада.