ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ по проекту РФФИ № 20-03-00199 "ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ НАНОКОМПОЗИТНЫЕ ЦЕОЛИТНЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ КОНВЕРСИИ ДИМЕТИЛОВОГО ЭФИРА В НИЗШИЕ ОЛЕФИНЫ"(промежуточный, этап 2)

План по РФФИ на 2021 г.: 1. В течение второго года будут синтезированы биметаллические нанокомпозитные цеолитные катализаторы, модифицированные Mg, La и Zr, с последующим декорированием наночастицами Rh с использованием хитозана в качестве матрицы. Для стабилизации Mg, La и Zr с высокой степенью дисперсности на поверхности цеолита будет исследовано применение вакуума при пропитке цеолита. Для стабилизации наночастиц Rh с высокой степенью дисперсности на поверхности цеолита будет исследовано применение СВЧ активации на стадии пропитки цеолита. 2. Будет проведена детальная характеристика полученных наноматериалов: текстурные характеристики (удельная поверхность, общий объем пор и распределение пор по размерам) методом низкотемпературной адсорбции-десорбции азота; кислотные свойства методом термопрограммированной десорбции предварительно адсорбированного аммиака); электронное состояние и локальное окружение активных металлов (ЯМР спектроскопия твердого тела (27Al и 29Si)) распределение, а также сила бренстедовских кислотных центров будет изучена методом инфракрасной спектроскопии диффузного отражения (ИКСДО). 3. Полученные нанокатализаторы будут протестированы в процессе превращения диметилового эфира в низшие олефины и будет проведена оценка их стабильности. Будет выбран оптимальный состав биметаллического нанокомпозитного цеолитного катализатора конверсии диметилового эфира в низшие олефины. 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 цеолитных 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 в низшие олефины. За отчетный период была разработана методика получения биметаллических нанокомпозитных цеолитных катализаторов. В качестве первого модификатора были использованы Mg, La и Zr, которые наносились на наноцеолитный катализатор методом пропит-ки с применением роторного испарителя, с последующим декорированием наночастицами Rh с использованием хитозана в качестве матрицы. Было показано, что в зависимости от природы металла и условий пропитки моно-модифицированные катализаторы обладают разными каталитическими свойствами в конверсии диметилового эфира в низшие олефины. Для Mg и La оптимальным оказался способ традиционной пропитки, для Zr - пропитка цеолита с применением роторного испарителя. Было показано, что применение сверхвысокочастотной обработки при пропитке наноразмерного цеолита HZSM-5 водным раствором хлористого родия (с/без использованием хитозана для диспергирования родия) практически не оказывает влияния на эффективность катализатора в конверсии диметилового эфира в низшие олефины. Введение родия в качестве второго активного компонента повышает активность катализаторов, модифицированных La, Zr и Mg, в конверсии диметилового эфира в низшие олефины, что связано с синергизмом действия активных компонентов при совместном введении в цеолит и изменением кислотных свойств катализаторов (увеличением содержания БКЦ средней силы). Показано, что Mg-Rh/НZSM-5 обладает более высокой стабильностью в конверсии диметилового эфира в низшие олефины, что связано с пониженным образованием продуктов уплотнения при таком сочетании активных компонентов. Таким образом, был выбран наиболее активный, селективный и стабильный биметаллический нанокомпозитный цеолитный катализатор (Mg-Rh/НZSM-5), который позволяет получать низшие олефины С2-С4 с селективностью 76% при конверсии ДМЭ 81 %. Поставленные задачи выполнены полностью.