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 Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
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.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
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