РАЗРАБОТКА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ПРИНЦИПОВ ДИЗАЙНА НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ОКСИДНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ БЛОЧНОГО ТИПА ДЛЯ АВТОНОМНЫХ КАТАЛИТИЧЕСКИХ ТЕПЛОГЕНЕРАТОРОВ

Цель: 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.Катализаторы блочного типа на основе оксидов Mn, Cu, Co, Fe, Ni и их смесей с MnOₓ, а также MnOₓ и CoOₓ с добавкой оксидов La, Ce синтезированы пропиткой и «сжиганием в растворе». Проведено сравнительное исследование физико-химических, морфологических, окислительно-восстановительных и каталитических характеристик одно- и бикомпонентных катализаторов. Выявлены оксиды, гарантирующие эффективное окисление бутана. Обнаружен эффект неаддитивного повышения активности при модифицировании MnOₓ-содержащего катализатора оксидом Fe, Ni, Cu, который связан с высокодефектными сложными оксидами: Cu₂Mn₃O₈, NiMnO₃ и твердыми растворами Ni (II) в MnO₂, Fe (II, III) в Mn₂O₃, локализованными в приповерхностных слоях носителя, а также со стабилизацией оксидов Mn (IV, III). Обнаружена тенденция к росту активности катализатора с увеличением количества топливной добавки, взятой для его SCS-синтеза. Выявлены корреляции между составом/структурой/локализацией активных оксидов и каталитической активностью SCS-катализаторов. Установлено, что их высокую эффективность в окислении бутана обеспечивают обогащение приповерхностных слоев носителя высокодисперсными оксидами Mn₃O₄/Со₃O₄, высокая дефектность оксидных структур и их сильное взаимодействие с носителем, развитая пористая структура. SCS-катализаторы были активнее пропиточных образцов, и этот эффект усиливается с увеличением количества топливной добавки, взятой для синтеза (глицина). Выбраны составы катализатора, имеющие перспективы для использования в автономных каталитических теплонагревателях.