ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ по проекту РФФИ № 20-03-00199ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ НАНОКОМПОЗИТНЫЕ ЦЕОЛИТНЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ КОНВЕРСИИ ДИМЕТИЛОВОГО ЭФИРА В НИЗШИЕ ОЛЕФИНЫ (промежуточный)

План по РФФИ на 2020 г.:1.Получение наноразмерных цеолитов из промышленных образцов цеолита с использованием шаровой мельницы и ультразвуковой обработки (УЗО).2.Получение тонкодисперсного распределения металла (Mg, La, Zr) на поверхности цеолита с использованием метода УЗО на стадии приготовления катализатора.3.Декорирование катализаторов наночастицами Rh. Разработка оригинальных подходов с использованием хитозана в качестве первичной подложки с последующими обработками композита, такими как радиационно-химическое восстановление (РХО).Объектом исследования настоящей НИР являются катализаторы, приготовленные на основе наноразмерных цеолитов типа MFI, модифицированные Mg, La, Zr и Rh.Целью исследования является cоздание высокоэффективных нанокомпозитных це-олитных катализаторов на основе цеолита типа MFI, модифицированных металлами (Mg, La, Zr), с последующим декорированием наночастицами Rh, изучение их каталитической активности в реакции превращения диметилового эфира (ДМЭ) в низшие олефины.За отчетный период были получены наноразмерные цеолиты из промышленных образцов микропористых цеолитов типа ZSM-5 с использованием оригинальных подхо-дов, таких как измельчение в бисерной мельнице и ультразвуковая обработка. С помощью комплекса физико-химических методов было проведено исследование влияния механиче-ского воздействия на структуру цеолита. Было показано, что после измельчения в бисер-ной мельнице образцы цеолитов содержит значительно больше структурных дефектов, чем исходный образец, по отношению как к атомам алюминия, так и атомам кремния. Кристалличность, удельная площадь поверхности и объем пор образцов уменьшается с увеличением времени обработки. В отличие от механического воздействия, ультразвуко-вая обработка цеолита практически не влияет на его структуру и пористую систему, тип кристаллической решетки также сохраняется.Наноразмерные цеолиты были модифицированы Mg, La и Zr методом традицион-ной пропитки растворами солей соответствующих металлов, а также с применением УЗО на стадии пропитки и протестированы в конверсии диметилового эфира в низшие олефи-ны на микрокаталитической установке с использованием реактора проточного типа с не-подвижным слоем катализатора. Был показано, что применение ультразвуковой обработки на стадии модифицирования приводит к понижению активности магний-, лантан- и цирконийсодержащих цеолитных катализаторов, при этом суммарная селективность по С2-С4 олефинам тоже уменьшается. Для таких металлов как Mg, La и Zr больше подходит метод традиционной пропитки.Были разработаны методы получения композитных катализаторов с нанесенными наночастицами Rh с применением экспериментальных подходов, основанных на исполь-зовании хитозана в качестве первичной подложки с последующей радиационно-химической обработкой для стабилизации наночастиц Rh с высокой степенью дисперсно-сти. Первоначально были приготовлены композиты Rh*хитозан и подвергнуты радиаци-онно-химическому восстановлению с разной дозой облучения, которая приводит к разры-ву связей между макро агломератами хитозана и диспергированию последних. Композиты исследовали методами спектрофотометрии в УФ областях и просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). Впервые было показано, что в результате радиационно-химического восстановления происходит полное восстановлении Rh3+ до Rh с образованием наночастицы Rh, при этом при постоянной концентрации родия увеличение дозы облучения приводит к значительному росту их оптической плотности. Установлено, что увеличение концентрации родия в композите не влияет на морфологию, но приводит к росту среднего размера частиц Rh. Полученные композиты Rh*хитозан с разной дозой облучения и разной концентрацией родия были нанесены на цеолит НZSM-5 методом пропитки. Установлены корреляции между морфологией нанокомпозитов и готовых цеолитных катализаторов, параметрами их пористой структуры и их каталитическими свойствами в конверсии диметилового эфира в низшие олефины. Увеличение дозы облучения электронами способствует получению наночастиц Rh меньших размеров с тонкодисперсным распределением по поверхности цеолитного катализатора, что приводит к росту стабильности его работы в конверсии ДМЭ в низшие олефины.Поставленные задачи выполнены полностью.