Разработка высокоэффективных гетерогенных катализаторов на основе металл-органических координационных полимеров для экологически безопасных жидкофазных окислительных процессов органического синтеза

Уникальная комбинация свойств металл-органических координационных полимеров (МОКП) делает их привлекательными объектами для создания нового поколения высокоэффективных гетерогенных катализаторов для жидкофазных процессов, в том числе, процессов селективного окисления. Настоящий проект посвящен разработке физико-химических основ конструирования гетерогенных каталитических систем на основе МОКП для окислительных процессов экологически безопасного органического синтеза. Задачами проекта является комплексное исследование физико-химических процессов, протекающих на поверхности МОКП, включая адсорбцию/десорбцию органических молекул, активацию реагентов и их превращения, выявление кинетических закономерностей реакций, установление механизмов катализа и использование полученных фундаментальных знаний для прогнозирования каталитических свойств. Выполнение проекта потребует привлечения специалистов из разных областей (физическая и неорганическая химия, органический синтез, адсорбция, кинетика и катализ, спектроскопия и др.). Объектами исследования будут МОКП, обладающие высокой термо- и гидротермостабильностью (семейства MIL, UiO, ZIF и NU). Впервые будет выявлен их потенциал для получения важных кислородсодержащих продуктов органического синтеза. Будет также осуществлена модификация МОКП каталитически активными комплексами переходных металлов и изучено влияние молекул «гостей» на адсорбционные и каталитические свойства полученных новых гибридных материалов, а также их устойчивость. В ходе реализации проекта будут найдены новые реакции селективного окисления, катализируемые МОКП; синтезированы новые гибридные материалы на основе МОКП; получены фундаментальные характеристики жидкофазной адсорбции органических соединений разных классов на МОКП; установлены кинетические закономерности реакций окисления, катализируемых МОКП; выявлены взаимосвязи между составом и строением конкретных МОКП (гибридных материалов на их основе) и их адсорбционными и каталитическими свойствами; установлены механизмы каталитического действия МОКП и способы управления скоростью и селективностью окислительных превращений; определены пределы устойчивости катализаторов на основе МОКП и предложены оптимальные условия проведения процессов; установлены причины дезактивации катализаторов и предложены методы их регенерации; выявлен потенциал МОКП для синтеза важных кислородсодержащих продуктов и выработаны рекомендации по использованию МОКП в качестве гетерогенных катализаторов для окислительных процессов органического синтеза. Решение поставленных задач заложит базис для рационального конструирования и эксплуатации гетерогенных катализаторов на основе МОКП и выявит новые высокоэффективные и экологически безопасные каталитические системы, которые в будущем могут быть использованы для создания ресурсо- и энергосберегающих технологий органического синтеза.