промежуточный отчет о научно-исследовательской работе по теме "РАЗРАБОТКА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ПРИНЦИПОВ ДИЗАЙНА НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ОКСИДНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ БЛОЧНОГО ТИПА ДЛЯ АВТОНОМНЫХ КАТАЛИТИЧЕСКИХ ТЕПЛОГЕНЕРАТОРОВ" (грант РФФИ 17-43-540747_р_а)

Цель работы - выявление состава, морфологии, размера и природы каталитически активных частиц на основе простых и смешанных оксидов переходных и редкоземельных металлов, обеспечивающих повышенную каталитическую активность и стабильность в реакциях глубокого окисления углеводородов и удаления оксидов азота. В 2017 г. синтезированы пропиточные катализаторы блочного типа на основе индивидуальных оксидов Mn, Cu, Co, Fe, Ni и их смесей с MnOₓ. Проведено сравнительное исследование физико-химических, морфологических, окислительно-восстановительных и каталитических характеристик однокомпонентных и бикомпонентных катализаторов. По результатам характеризации катализаторов с помощью РФА, ПЭМ, ПЭМВР, ТПВ-Н2 и каталитических тестов выявлены основные состояния активного компонента, обеспечивающие высокие каталитические характеристики в реакциях окисления бутана. Обнаружен эффект неаддитивного (синергетического) увеличения активности в окислении бутана в случае модифицирования MnOₓ-содержащего катализатора оксидом Fe, Ni, Cu. Показано, что синергетический эффект связан с высокодефектными сложными оксидами: Cu₂Mn₃O₈, NiMnO₃ и твердыми растворами катионов Ni(II) в MnO₂, катионов Fe(II,III) в Mn₂O₃, обогащенных катионами Mn⁴⁺, локализованными в приповерхностных слоях носителя, а также со стабилизацией оксидов марганца в валентности (IV,III). Сделан научно обоснованный выбор составов катализатора, имеющих перспективы для использования в автономных каталитических теплонагревателях. Для практического использования рекомендованы Со₃О₄ и MnOₓ, в том числе MnOₓ, модифицированный оксидом Cu. Методика их нанесения методом solution combustion synthesis будет разрабатываться в 2018 г.