Разработка методов контролируемого синтеза функциональных, наноструктурированных и композиционных материалов для задач химического материаловедения и катализа

1. Разработка методов синтеза и функционализации наноструктурированных форм углерода для создания катализаторов и композиционных материалов1.1 Разработка научных основ: а) каталитического синтеза УНТ путём создания селективных катализаторов и процессов их синтеза; б) методов функционализации и допирования УНТ; в) методов получения функциональных и конструкционных материалов на основе полимерных, металлических и керамических матриц; г) адсорбентов и катализаторов на основе УНТ. д) Исследование взаимосвязей строения УНТ и получаемых композитов с их физико-химическими свойствами.1.2 Создание научного задела для процессов каталитической переработки углеводородов, в т.ч. галогензамещённых, с целью получения: углеродных нановолокон (УНВ) с контролируемой структурой; функционализированных УНВ с регулируемым содержанием гетероатомов; иерархических и гибридных материалов для модифицирования композитов и адсорбционных приложений; самоорганизующихся металл-углеродных и твёрдокислотных катализаторов на основе УНВ. 2. Разработка методов получения наноструктурированных оксидных систем для создания композиционных материалов и катализаторов переработки углеводородов и синтеза ценных химических продуктов2.1 Разработка методов контролируемого синтеза нанокристаллических оксидов с высокой реакционной способностью; разработка подходов к синтезу «core-shell» структур с наноразмерным оксидным ядром и стабилизирующей углеродной оболочкой; разработка метода темплатного синтеза графена, содержащего гетероатомы. 2.2 Разработка научных основ приготовления многокомпонентных оксидных катализаторов и керамометаллических наноструктурированных композитов для комплексных процессов переработки лёгких углеводородов путём их углекислотной конверсии, окислительного дегидрирования и реакций превращения синтез-газа в ценные химические продукты.2.3 Разработка методов синтеза катализаторов «core-shell» с ядром из высокодисперсных частиц Pt, Pd, Zn, Cu и модифицированной силикатной оболочкой. Расширение круга каталитических реакций за счёт сочетания редокс-свойств металла с кислотными свойствами оболочки.3. Разработка методов физико-химической характеризации наноструктурированных, функционализированных и композитных материалов и катализаторов3.1 Разработка подхода к исследованию структуры и свойств наноструктурированных материалов методами оптической спектроскопии. Развитие методов тестирования высокоактивных центров поверхности наноразмерных оксидов методом ЭПР с использованием спиновых зондов и установление их роли в катализе.3.2 Выявление и теоретическое обоснование особенностей физической и химической адсорбции газов функциональными наноматериалами варьируемого химического состава. Развитие методов исследования адсорбционных свойств и пористой структуры с учётом химической природы поверхности и объёма твёрдой фазы.3.3 Развитие методов ЯМР-кристаллографии/спектроскопии в твёрдом теле для задач характеризации наноструктурированных функциональных материалов, композитов и катализаторов.