Ростовские ученые предложили новые подходы к разработке и диагностике катализаторов
Ученые ЮФУ совершили прорыв в разработке и понимании механизмов действия новых экологичных нанокатализаторов. Примечательной чертой новой технологии является использование одноатомных катализаторов в нанопористых носителях, что позволило достичь экономности и экологичности процессов. Разработка играет важную роль в производстве перспективных химических продуктов для экономики России, и может быть применена в целом ряде областей химической промышленности.
Сегодня около 90 процентов объема современного химического производства основано на каталитических процессах. Катализаторы ускоряют процессы получения новых материалов и широко используются при переработке нефти, производстве полимеров, а также позволяют превратить низкосортное сырье в высокоценные продукты. Кроме того, с их помощью разрабатывают безотходные и малоотходные химические технологии, что довольно рентабельно и экологично.
Исследователям Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ совместно с зарубежными коллегами удалось разработать новые подходы к исследованию важных каталитических процессов для получения перспективных химических продуктов, в том числе на основе использования новых катализаторов. В работе они применили технологии искусственного интеллекта для анализа больших данных, возникающих при диагностике материалов и химических процессов на установках мега-сайенс.
«Нами был проведен рациональный дизайн новых катализаторов для широкого спектра важных каталитических реакций фармацевтической и химической промышленности, которые нацелены на производство перспективных соединений посредством технологий, имеющих, с одной стороны, высокую экономичность, а с другой – минимальное негативное воздействие на окружающую среду. Важным результатом также стала разработка нанокатализаторов, которые позволяют в больших объемах и с высокой селективностью превращать многоатомные спирты в практически важные химические вещества – олефины», – рассказал руководитель проекта, профессор МИИ ИМ ЮФУ Александр Солдатов.
Международный коллектив исследователей разработал ряд новых катализаторов на основе палладия и рутения, обладающих высокой активностью и селективностью. Эти катализаторы были детально исследованы широким спектром лабораторных и синхротронных методик. Так, в ходе проекта проведено более 10 экспериментов на ведущих международных центрах синхротронного излучения: ESRF (Гренобль, Франция), ALBA (Барселона, Испания), Soleil (Париж, Франция), SLS (Швейцария). Были также разработаны новые подходы на основе машинного обучения и суперкомпьютерного моделирования, которые позволяют существенно улучшить качество структурной информации, извлекаемой из спектральных данных.
Среди полученных катализаторов один из наиболее перспективных и эффективных – гетерогенный катализатор на основе палладия в цеолите. Несмотря на то, что палладий, как и большая часть металлов для катализаторов, является довольно дорогим материалом, ученые смогли применять его экономно и эффективно. Это удалось благодаря использованию одногоатомного нанокатализатора, заключенного внутри поры цеолита.
Таким образом, себестоимость палладия минимальная, а сама технология позволяет использовать вещество катализатора полностью. Кроме того, палладий внутри цеолита позволяет контролировать избирательность реакции в ходе активации ароматических углеводородов. Таким образом, в результате выполнения проекта был успешно впервые исследован ряд промышленно значимых каталитических систем (одноатомных нанокластеров металлов в матрице из цеолита) при реалистичных условиях и установлен механизм преобразования электронной структуры катализатора в ходе процесса.
«Помимо того, что такое исследование делается впервые, мы получили глобально важные и фундаментальные результаты. Это принципиально новые и важные знания о каталитических реакциях при реальных технологических условиях», – подытожил Александр Солдатов. Эти результаты были опубликованы в 10 статьях в высокорейтинговых изданиях, индексируемых в Scopus и Web of Science с суммарным импакт-фактором более 120 (средний импакт-фактор на публикацию более 12).
Работа над проектом велась в рамках выполнения международного проекта, поддержанного грантом РНФ. Последние результаты изложены в журнале Chemical Science. Сотрудники МИИ ИМ ЮФУ развивают современное высокотехнологичное в том числе цифровое материаловедение, которое решает задачи коренной модернизации подходов к разработке новых перспективных материалов с уникальными характеристиками, существенно повышая экономичность затрачиваемых ресурсов и решая задачи импортозамещения. Исследования в этом направлении в том числе реализуются в рамках проекта «Технологии полного цикла для экспресс-разработки функциональных материалов под управлением искусственного интеллекта» федеральной программы «Приоритет-2030» (Нацпроект «Наука и университеты»).
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
Авторы нового исследования провели сравнительный анализ видов паукообразных и выяснили, какие эволюционные и биомеханические факторы делают одних пауков быстрыми, а других — медленными. Параллельно ученые выделили из этой группы рекордсмена по скорости перемещения.
Сотрудники факультета экономических наук НИУ ВШЭ показали, что точность прогноза рождаемости в России можно улучшить почти в полтора раза, если добавить в модель динамику поисковых запросов по темам, связанным с беременностью и родами. В наиболее эффективных моделях ошибка прогноза снижается с 4,6 до 3,2%.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно