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 В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые раскрыли причины удивительной сохранности крупнейшей из пирамид Гизы. Секрет того, что за прошедшие тысячелетия пирамиду не разрушили землетрясения, кроется в особенностях ее конструкции, в том числе в так называемых разгрузочных камерах, расположенных непосредственно над погребальной камерой фараона.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
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