Модельные биметаллические катализаторы Pd-Ag, Pd-Cu и Ag-Cu: синтез, изучение и тестирование в реакциях селективного окисления и гидрирования

Целью данного проекта является установление и исследование синергических эффектов в ряде каталитических реакций селективного окисления и гидрирования на Pd-Ag, Pd-Cu и Ag-Cu биметаллических катализаторах. Для достижения поставленной цели необходимо обеспечить изучение структуры и химического состояния поверхности биметаллических систем в зависимости от соотношения металлов, температуры прокалки, реакционных условий. В качестве объектов исследования планируется использовать три типа систем: (1) – массивные сплавные биметаллические Pd-Ag, Pd-Cu и Ag-Cu катализаторы, в которых металлы будут наноситься последовательно на поверхность монокристалла Ir(110); (2) – модельные нанесённые катализаторы, где биметаллические частицы Pd-Ag, Pd-Cu и Ag Cu нанесены на поверхность высокоориентированного пиролитического графита (ВОПГ); (3) –катализаторы Pd-Ag, Pd-Cu и Ag-Cu, в которых биметаллические частицы нанесены на оксид алюминия и углеродный носитель (сибунит). Состав, структура и зарядовое состояние всех приготовленных систем будут охарактеризованы комплексом физико-химических методов исследования: РФЭС (в том числе с использованием синхротронного излучения), СТМ, ПЭМВР (с приставкой EDAX), PM-IRAS (polarization modulation infrared reflection spectroscopy), РФА, EXAFS, ДТА, ТПВ. В результате будут разработаны способы приготовления катализаторов с заданными характеристиками (соотношение металлов, распределение биметаллических частиц по размерам, структура биметаллических частиц). Исследование адсорбционных/каталитических свойств модельных биметаллических катализаторов с привлечением спектроскопических методов в режиме in situ – РФЭС и PM-IRAS в комбинации с масс-спектрометрией и/или газовой хроматографией для контроля состава газовой фазы в ходе протекания реакции. Сравнительное комплексное исследование этих каталитических систем позволит установить природу активных центров в биметаллических системах в зависимости от их состава и изучаемой реакции. Исследование каталитических свойств катализаторов с биметаллическими частицами, нанесёнными оксид алюминия и сибунит с заданными характеристиками поверхности, которые будут выбираться, основываясь на результатах исследования модельных образцов. Для этого будет проведено исследование каталитических свойств приготовленных образцов в реакциях селективного окисления этанола в ацетальдегид, селективного окисления этилена до этиленоксида и селективного гидрирования С?С связи. Результатом этих работ должна стать разработка «реального» катализатора с оптимальными характеристиками (состав, морфология частиц, соотношение металлов), которые позволят достичь максимальной активности/селективности в той или иной реакции.