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 Процессы, сопровождающие жизнь черных дыр, интересуют не только теоретиков. Ученые уже знают, что энергия и частицы могут покидать черные дыры и теперь работают над способами эту энергию использовать.
Ученые подтвердили один из самых необычных эффектов Общей теории относительности (ОТО): вращение Земли действительно «увлекает» за собой пространство-время. Новое измерение, выполненное с помощью спутника LARES-2, оказалось примерно в 10 раз точнее предыдущих и еще сильнее ограничило пространство для альтернативных теорий гравитации.
В отличие от микрочастиц, наночастицы не только эффективно проходят барьеры дыхательной системы, но и идут дальше — в мозг человека. До сих пор масштаб смертности от них был неясен. Теперь исследователи выяснили, что она доходит до миллионов человек каждый год.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
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.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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