«Исследование физико-химических закономерностей и механизма адсорбции водорода в графдиновых нанотрубках, синтезированных в порах неорганических мембран, и проведение реакций некаталитического гидрирования олефинов этим водородом для создания наноразмерных мембранных реакторов гидрирования с аккумулированным водородом».

В настоящее время активно развиваются работы по синтезу и исследованию углеродных наноструктур (фуллерены, графены, графины, графдины и т. д.), что обусловлено их уникальными поверхностно-адсорбционными и электронно-эмиссионными свойствами. В связи с этим, синтез графдиновых нанотрубок (ГНТ) в порах неорганических мембран, изучение их водород-адсорбционных свойств и проведение реакций гидрирования олефинов этим водородом является весьма актуальным и новым. Действительно, впервые, графдиновая нанотрубка рассматривается как наноразмерный реактор гидрирования с аккумулированным водородом. Для этого, впервые, будет исследована адсорбция водорода в ГНТ. Впервые проведено определение количества адсорбируемого водорода. Впервые изучен механизм его адсорбции в ГНТ. Впервые проведена реакция гидрирования с использованием адсорбированного водорода. Впервые определены кинетические параметры реакции. Синтез ГНТ будет проведен в порах мембран "TRUMEM" путем перекрестной (cross-coupling) реакции 1,2,3,4,5,6-гексаэтинил бензола в присутствии пиридина и медной фольги в качестве катализатора. С использованием рамановской спектроскопии, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии (СЭМ и ПЭМ), рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) будет исследована морфология ГНТ. Их насыщение водородом будет выполнено при давлении 7,0-12,0 МПа. Исследование ГНТ с адсорбированным водородом методом термогравиметрического анализа, совмещенного с масс-спектрометрическим анализом, даст возможность установить температуру десорбции водорода, что позволит, с использование хроматографического анализа, определить количество адсорбируемого водорода. Сравнительный анализ ИК- Фурье спектров исходных мембран, мембран в порах которых синтезированы ГНТ, но не адсорбирован водород и образцов с адсорбированным Н2, позволит установить механизм его адсорбции в ГНТ. Для проведения реакций гидрирования будет разработана методика экспериментов, спроектирована и изготовлена десорбционная ячейка, конструкция которой позволит извлекать продукты реакции из пор мембраны. В качестве гидрируемых соединений будут использованы децен-1 и нафталин. Их гидрирование будет проведено при температуре 200-390С, давлении азота до 6,0 МПа, времени выдержки 2-20 час. Впервые будут определены константы скорости реакций некаталитического гидрирования и величина энергии активации. Значимость ожидаемых результатов весьма высока поскольку, впервые, будет исследован механизм адсорбции-десорбции водорода в ГНТ и закономерности реакций гидрирования с его участием. Впервые будет изучена реакционная способность водорода, адсорбированного в углеродной наноструктуре, что позволит сформулировать концепцию его активации углеродной наноструктурой и оценить перспективы развития этого направления.