Разработка новых наноструктурированных функциональных материалов с заданными свойствами, в том числе углеродных материалов, наноструктурированных катализаторов и каталитических покрытий с высокой селективностью для процессов химического синтеза

Установлены общие физико-химические закономерности формирования новых нанокомпозитов на основе металлов (Pt, Pd, Ru) и углеродных нановолокон, допированных азотом. Для устройств оптической электроники получены новые перспективные композиты, состоящие из полимера, жидких кристаллов и допированных азотом углеродных наноматериалов. Исследован импеданс жидких кристаллов в новых композитах. Разработаны нанокомпозиты, содержащие углеродные нанотрубки и углеродсодержащие керамические мембраны на их основе. Предложен и оптимизирован Al - Cr - Zn - Li-катализатор для реакции дегидрирования пропана в пропилен. Показано, что при использовании катализатора в мембранно-каталитическом реакторе выход пропилена увеличивается на 10%. Разработаны методы синтеза силиказолей с заданными физико-химическими свойствами и размерами наночастиц, методика синтеза новых стабильных препаратов аморфных частиц (около 1 нм), аминозамещенного силанола, адаптированных для иммобилизации фрагментов ДНК. Полученные частицы являются новым типом систем доставки терапевтических ДНК в клетки и впервые будут использованы для создания нанокомпозитов, способных селективно воздействовать на внутриклеточный генетический материал. Предложены методы синтеза наноразмерного рутила, и определены фундаментальные закономерности влияния условий синтеза на механизм формирования фаз диоксида титана. Получены Cu-катализаторы, нанесенные на носители с различным содержанием нанорутила и анатаза. Выявлены зависимости свойств катализаторов от содержания наноразмерного рутила. Наличие фазы рутила в катализаторе улучшает каталитические свойства Cu/TiO₂ в реакции DeNOₓ при низких температурах. Разработаны научные основы синтеза и эффективные катализаторы получения синтез-газа (10Ni₀,₅Pd/10Ce₀,₅Zr₀,₅O₂/Al₂O₃; при 850°С выход H₂ ~60%) и этилена (2Mn₁,₆Na₃,₁W - 2La/SiO₂, при 800°С выход C₂-углеводородов (этан + этилен) ~22%). Синтезированы катализаторы окислительной димеризации метана MnNaW/SiO₂ и автотермического риформинга метана Ni/SiO₂/CeZrO₂ с использованием металлсодержащих олигосилсесквиоксанов в качестве предшественников активного компонента. Изучены каталитические свойства и выявлены особенности формирования материалов в зависимости от природы предшественника активного компонента. Предложены методики синтеза наночастиц PdZn, и исследованы свойства каталитических покрытий Pd/TiO₂ и PdZn/TiO₂, кинетика селективного гидрирования 2-метил-3-бутин-2-ола на покрытиях Pd/(Ti, Ce)O₂, Pd₈₀Zn₂₀/(Ti, Ce)O₂ и Pd/TiO₂. Предложено кинетическое уравнение, описывающее экспериментальные данные. Показано, что более высокая активность Ce-содержащего катализатора обусловлена передачей электронной плотности от Се³⁺ к Pd и ослаблением связи с 2-метил-3-бутин-2-олом.