Разработка и исследование гетерогенных и гомогенных катализаторов для процессов нефтехимии и тонкого органического синтеза

Научно-исследовательская работа направлена на разработку гетерогенных и гомо-генных катализаторов, а также исследование их свойств в нефтехимических процессах и превращениях тонкого органического синтеза. В течение 2024 года были получены следующие основные результаты: Разработан универсальный метод приготовления металл-нанесенных (Ni, Cu, Co) катализаторов, содержащих до 15 вес. % активного компонента, из аммиачно-карбонатных комплексов методом нанесения осаждением, который позволяет получить частицы метал-лов в высоко дисперсном состоянии (Ni – 3-5 нм, Cu – 5 нм, Co – 5-7 нм) на поверхности носителя. Приготовленные катализаторы Cu/Al2O3 в смеси с композитом HZSM-5(40)-Al2O3 обеспечивают восстановительную этерификацию фурфурола в проточном режиме. Разработаны универсальные способы получения и очистки фторированных борорганических соединений, содержащих в координационной сфере атома бора одинаковые или различные ароматические, в том числе, фторсодержащие, заместители. Показана возможность использования соединений с тетракис(арил)борат-анионами в реакциях азосочетания ароматических соединений в условиях межфазного катализа. Выявлена взаимосвязь строения фторированных тетракис(арил)боратов и кинетических закономерностей протекания реакции азосочетания. Изучены основные кинетические закономерности реакций полимеризации этилена в присутствии феноксииминных комплексов титана, содержащих полифторированные арильные фрагменты различной структуры, и алюминийорганических активаторов. Показано, что строение иминного фрагмента титанового комплекса определяет каталитические свойства комплекса, а также оказывает решающее влияние на свойства получаемых реакторных порошков СВМПЭ. Разработаны удобные подходы к синтезу цеолита со структурой ферьерита FER и управлению каталитическими процессами переработки биовозобновляемого сырья (глицерина и цитраля) с использованием методов интенсивного тепло- и массообмена. Показано, что микроволновыи синтез цеолита FER позволяет сократить время синтеза в 5-10 раз, а также регулировать его текстурные, физико-химические и каталитические свойства. Показано, что СВЧ-излучение и кавитационный режим можно рассматривать как перспекти-ные варианты интенсификации реакции синтеза топливной добавки – золькеталя из глицерина и ацетона. Показано, что применение этих методов позволяет повысит выход золькеталя в 1.9-3 раза. Предложен экологичный подход для внедрения атомов V(V) в каркас Mo- и W-ГПК, позволяющий получать V-содержащие образцы трех серий – PMo(12-x)V(х), PW(12-x)V(х) и SiW(12-x)V(х) – со сниженным содержанием примесных ионов. Выполнен синтез и характеризация 20 солей ГПК с использованием K+, Cs+, NH4+ и нBu4N+ в качестве противоионов, отличающихся содержанием атомов V(V) и степенью замещения протонов. Разработан новый гомогенный 2-стадийный процесс низкотемпературного окисления СО в СО2 в присутствии каталитической системы «металл платиновой группы + ОДО» с использованием ГПК модифицированного состава ГПК-7м (Н10Р3Мо18V7O84) в качестве ОДО. Исследованы процессы галогенирования п-ксилола с получением промежуточных продуктов многостадийного синтеза ди-хлор-ди пара-ксилилена – исходного соединения для приготовления париленовых покрытий. Разработанные способы получения хлор- и бромпроизводных п-ксилола, пригодные для применения в качестве взаимозаменяемых стадий в синтезе ди-хлор-ди пара-ксилилена. Изучено влияние модифицирования органическими основаниями урацилом (У) и полиэтиленимином (ПЭИ) на адсорбционные и хроматографические свойства поли(1-триметилсилил-1-пропина) (ПТМСП), используемого в качестве неподвижной фазы в насадочных и капиллярных колонках. Насадочные колонки, приготовленные на основе диатомитового носителя и У (или ПЭИ), а также капиллярные колонки с модифицированным полиэтиленимином слоем ПТМСП, позволяют селективно разделять смеси полярных и неполярных соединений, структурные изомеры углеводородов. Предложена классификация коксовых отложений, образующихся на цеолитах MFI, основанная на анализе нескольких сотен образцов, закоксованных в 10 различных процессах. Коксовые отложения в цеолитах MFI образуются на внешней поверхности кристаллов. Объем цеолитных кристаллов при этом заполняется продуктами реакции и предшественниками кокса в результате блокировки устьев каналов. Основываясь на совокупности полученных данных, химическая природа и структура коксовых отложений, которые могут образоваться на цеолитах MFI, описана шестью различными типами кокса. Предложены новые экологически чистые катализаторы аэробного окисления на основе арилзамещенных иминов, таких как R-bian. Применение расчетных методов исследования позволило предположить структуру ключевого интермедиата. Стабильность R-bian в каталитических условиях обеспечивает длительную работу катализаторов R-bian\NHPI и позволяет достигать промышленно значимой конверсии кумола ~25% с селективностью по гидроперекиси кумола 88-90%. Разработаны подходы к приготовлению катализаторов окисления на основе спиро-циклических аналогов N-гидроксифталимида, а также нанесенных многокомпонентных оксидных катализаторов для окислительного дегидрирования этана в этилен.