тема 2. Исследование каталитических и углеводородных систем, продуктов нефтехимического синтеза и высокомолекулярных соединений современными физико-химическими методами

Объектами исследования являются олигомеры децена-1, компоненты нефти, продукты нефтехимического синтеза, каталитические системы, высокомолекулярные соединения. Цель работы: Разработка новых подходов к исследованию компонентов нефти, продуктов нефтехимического синтеза, каталитических систем и высокомолекулярных соединений различными методами масс-спектрометрии, спектроскопии ЯМР, газовой и жидкостной хроматографии, КР-спектроскопии Материалы и методы: Масс-спектрометрия, спектроскопия ЯМР, КР-спектроскопия, газовая и жидкостная хроматографии. Комплексы циркония, олигомерные фракции, нефть, винилиденнорборнен, палладий-содержащие катализаторы, жидкий носитель водорода на основе легкого газойля каталитического крекинга или тяжелой смолы пиролиза. Основные результаты: 1. Изучена возможность использования масс-спектрометрии МАЛДИ для наблюдения за ходом каталитических процессов. Проведена оптимизация условий регистрации масс-спектров с выбором наиболее подходящих матричных соединений для детектирования как самих катализаторов, так и промежуточных продуктов реакций. Показано, что предложенный подход обеспечивает возможность изучения состава промежуточных продуктов олигомеризации винилиденнорборнена в присутствии палладий-содержащих катализаторов. 2. С использованием газохроматомасс-спектрометрии с ионизацией электронами изучены процессы превращений кислородсодержащих соединений в процессах крекинга. Использование изотопномеченных реагентов позволило установить, что кислородсодержащие соединения принимают участие в обменных процессах. 3. Разработан метод определения структурно-группового состава жидкого носителя водорода на основе легкого газойля каталитического крекинга с использованием сочетания двумерной газовой хроматографии и масс-спектрометрии с ионизацией электронами. Показано, что предложенный способ анализа позволяет изучать процессы превращений компонентов носителя в циклах его гидрирования/дегидрирования. Этот же подход был использован при изучении возможности использования в качестве носителя водорода тяжелой смолы пиролиза. 4. В целях уменьшения пределов обнаружения азотсодержащих соединений, входящих в состав различных продуктов промышленного производства, в условиях различных мягких методов ионизации, предложен новый дериватизационный подход на основе получения производных со связанным зарядом. Показано, что разработанный способ дериватизации позволяет снижать пределы обнаружения аналитов на два порядка. Предложены реакционоспособные матричные соединения, позволяющие обеспечить детектирование тиолов и сульфидов методом масс-спектрометрии МАЛДИ. Подобранны новые депротонирующих матричных соединений позволяющих детектировать методом МАЛДИ карбоновые кислоты с низкими пределами обнаружения. 5. С использованием модифицированного метода ОГХ определены для новых полимерных неподвижных фаз термодинамические характеристики сорбции и растворимость легких углеводородов от н-гексана до н-декана, коэффициенты активности при бесконечном разбавлении, параметры Флори-Хаггинса. Изменение углеродного числа полимера Zp приводит к изменению фазового состояния полимера из стеклообразного в вязкотекучее состояние, аналогичному тому, как это происходит при изменении температуры. Особенно четко переход фиксируется по изменению параметра Флори-Хаггинса, меняющего знак при изменении фазового состояния полимера. Коэффициенты активности и параметр Флори-Хаггинса также указывают на то, что н-алканы являются плохими растворителями для полимеров с Zp > 8, но являются хорошими растворителями для полимеров с Zp < 8. 6. Проведен критический анализ литературы о пробоподготовке, режимах сканирования, выбору условий регистрации КР-спектров различных объектов: нефтей, нефтепродуктов, нефтеносных пород, катализаторов. Результаты опубликованы в виде обзора и использованы для создания методик анализа образцов ИНХС РАН