Развитие и применение уникальных физических методов для изучения строения, функциональных свойств и эволюции каталитических систем на атомно-молекулярном уровне, в том числе при повышенных температурах и давлениях в режиме in situ

Проект направлен на развитие и применение методов РФЭС, СТМ, ИКС, EXAFS, ЭПР для изучения строения и свойств практически важных катализаторов и функциональных материалов, исследование эволюции их состояния в ходе химических превращений, в том числе в режиме in situ и operando. За отчетный период выявлено, что высокую каталитическую активность биметаллических катализаторов связывают с присутствием на их поверхности атомов обоих металлов, которые могут выступать центрами активации разных веществ, участвующих в реакции. Важной задачей является исследование влияния реакционной среды на пространственное распределение металлов в частицах биметаллического катализатора. На примере рассмотрения биметаллических Ag-Au частиц предложен подход к определению характера распределения атомов двух металлов в частице, основанный на анализе РФЭ-спектров. Методом in situ РФЭС показано, что состояние активного компонента Pt в алюмоплатиновых катализаторах в присутствии газовой фазы NO+O₂ зависит от исходного состояния платины и характера взаимодействия платины с оксидным носителем, задаваемым на стадии приготовления. Методом ЭПР in situ исследованы Cu-содержащие образцы МОКП (HKUST-1) и композиты МОКП/аэрогель на их основе. Обнаружено, что наблюдаемое в системе резонансное поглощение селективно чувствительно к процессам адсорбции непредельных углеводородов (этилена), при адсорбции предельных углеводородов (этана) заметных изменений в спектре ЭПР не наблюдается. Полученные результаты свидетельствуют о принципиально различном характере взаимодействия исследованных МОКП и композитных материалов на их основе с предельными и непредельными углеводородами. Синтезированы монолитные сорбенты для ВЭЖХ на основе сополимера дивинилбензол - стирол. В качестве порообразователя для темплатного формирования транспортных и адсорбционных пор использовали бис-2-этилгексилсульфосукцинат натрия (АОТ), который в полимеризационном растворе образует обратные мицеллы. Показано, что добавление воды в исходный раствор позволяет регулировать размер мицелл, при этом максимальная эффективность колонок достигается при мольном отношении вода/АОТ от 5 до 7,5, когда формируются мицеллы с размером от 6 до 6,9 нм. Предложен новый подход к исследованию окисления металлических наночастиц in situ, основанный на использовании локального плазмонного резонанса (LSPR). С использованием предложенного подхода разработаны ультрабыстрые и малочувствительные к отравлению сенсоры водорода, основу которых составляют стабильные наночастицы Pd₇₀Аu₃₀, которые без гистерезиса поглощают и выделяют водород.