Фундаментальные исследования многостенных углеродных нанотрубок, допированных азотом, в процессе глубокого окисления органических субстратов в жидкой фазе

Целью предлагаемого проекта является получение фундаментальных знаний, необходимых для прогнозирования каталитического действия многостенных углеродных нанотрубок, допированных азотом в процессах глубокого окисления органических веществ в водной среде.В ходе выполнения проекта будут решены две основные фундаментальные задачи. Во-первых, разработка фундаментальных основ создания катализаторов на основе допированных азотом углеродных нанотрубок. Во-вторых, определение роли в исследуемых жидкофазных процессах N-содержащих функциональных групп на поверхности "чистых" углеродных нанотрубок, так и Ме-содержащих катализаторов на углеродных носителях. Для достижения цели и решения поставленных задач будет использован систематический подход к синтезу катализаторов и комплексный подход к изучению их физико-химических и каталитических характеристик в процессах жидкофазного окисления модельных субстратов кислородом воздуха и пероксидом водорода. Катализаторы на основе углеродных нанотрубок будут синтезированы по оригинальной методике, разработанной в ИК СО РАН. Структура, площадь поверхности, состояние поверхности катализаторов до и после их участия в реакции будет изучено с использованием набора современных методов, таких как: ПЭМ, адсорбция N2, РФЭС, РФА. Катализаторы будут испытаны в жидкофазной реакции окисления органических соединений кислородом воздуха и пероксидом водорода. В качестве модельных субстратов выбраны фенол и уксусная кислота, являющиеся типичными экотоксикантами, и существенно отличающиеся по своим свойствам (устойчивость к окислению, способность адсорбироваться, агрессивность по отношению к катализатору). Для обеих реакций будут исследованы кинетика реакций, продукты и интермедиаты, что позволит получить новые сведения о механизмах указанных процессов. Сравнение результатов физико-химических и кинетических методов исследования позволит выделить активные элементы катализаторов, участвующих в активации молекул кислорода и субстрата, и их трансформации в ходе реакции.Результаты, полученные в ходе выполнения проекта, позволят развить фундаментальные основы синтеза гетерогенных катализаторов на основе модифицированных азотом дисперсных углеродных материалов и металлов, дающие возможность прогнозировать их свойства в реакциях каталитического жидкофазного окисления и, следовательно, целенаправленно управлять этими свойствами.