ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ по теме: МНОГОКОМПОНЕНТНЫЕ МОНОФАЗНЫЕ НАНЕСЕННЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ - ИННОВАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ ТЕХНОГЕННЫМ УГРОЗАМ (заключительный)

Разработана и оптимизирована технология одностадийного синтеза композитных катализаторов состава FexCo1-x–Na/N–ЛУН методом горения реакционных гелей. Установлены ключевые параметры, управляющие фазовым составом: коэффициент восстановителя к окислителю (φ), температура и время термообработки. Определены оптимальные режимы горения для получения метастабильного ɛ-Fe3N и направленного формирования активных карбидные фазы (Fe5C2, Fe2C, Fe3C) через стадию нитрида. Впервые детально изучен механизм фазовых превращений в модельной системе –HMTA. В ходе изотермической выдержки при 600 °C Установлена последовательность превращений Fe3O₄/FeO → ɛ-Fe3N → карбиды (θ-Fe3C) → α-Fe. Доказано, что превращение нитрида в карбид происходит путём диффузии углерода и замещения азота в решётке и происходит формирование наночастиц активных фаз, покрытых луковичной углеродной наноструктурой. Выявлен парадоксальный эффект углеродной оболочки: она обеспечивает стабильность катализаторов при хранении, но ингибирует каталитическую реакцию. Экспериментально показано, что её полное удаление прокаливанием на воздухе (400 °C) приводит к окислению активных фаз и резкому снижению каталитической активности (падение конверсии CO2 с 23 % до 19 % и селективности по углеводородам с 60 % до 26 %), что указывает на необходимость разработки мягких методов модификации поверхности. Продемонстрирован синергетический эффект от введения кобальта в состав катализатора: в системе FeCo-OCN-SAP достигнуто повышение конверсии CO2 до 40 % и селективности по углеводородам до 67 %, что превосходит показатели моно-железных аналогов. Предварительные тесты систем Fe-Ni также подтвердили перспективность полиметаллических композитов для увеличения выхода целевых продуктов. Таким образом, выполненные работы создают научную основу для направленного синтеза и модификации нового класса высокоактивных и стабильных композитных катализаторов для конверсии техногенного CO2 в ценные углеводороды.