Каталитические наносистемы на основе платиновых металлов

Данный проект посвящен актуальной задаче разработке методик создания новых наноструктурированных функциональных материалов, превосходящих по своим свойствам существующие аналоги. Представляется перспективным получение наноразмерных биметаллических катализаторов при термолизе соединений-предшественников, содержащих в своем составе оба необходимых металла (в зарубежной литературе – single-source precursor). Такой подход обеспечивает возможность получения нанопорошков металлов при низких температурах (~ 300оС), что важно при работе с тугоплавкими платиновыми металлами и исследовании их превращений при термообработке. Использование наработок коллектива авторов позволит контролируемо получать би- и полиметаллические наноразмерные сплавы с заданным соотношением металлов. Подбор соединений-предшественников и условий их термического разложения позволяет получать упорядоченные (интерметаллиды) и неупорядоченные твердые растворы, в том числе и метастабильные, при достаточно низкой температуре (200-300оС). Знание механизма образования наноразмерных биметаллических частиц при термической деструкции соединений-предшественников позволяет, варьируя параметры эксперимента (атмосфера, температура, скорость нагрева и т.п.), получать продукты с заданными свойствами (размер частиц, состав образующихся фаз и т.п., в том числе и создание наноструктурированных объектов). Исследование структурно-фазовых превращений таких частиц при отжиге в различных условиях дает информацию о влиянии внешних параметров на свойства наночастиц и о динамике превращений, что, безусловно, важно в современной нанотехнологии. Проект направлен на исследования условий синтеза нанодисперсных бинарных сплавов, содержащих благородные металлы. Планируется использование синтезированных сплавов в качестве перспективных катализаторов для решения задач водородной энергетики и глубокой переработки углеводородного сырья. Актуальность исследований би- и полиметаллических частиц, их ансамблей с характерными размерами <100 нм связана как с возможностью решения фундаментальных проблем физики и химии наноразмерных систем, так и в связи с открывающимися возможностями их практического использования. Основная причина сосредоточенного внимания исследователей к наносплавам состоит в том, что их химические и физические свойства могут варьироваться в широких пределах за счет изменения состава, атомного упорядочения и размера доменов, что, в совокупности с синергетическим эффектом и богатыми возможностями по изменению структуры сплава, определяет обширную область их применений в современных технологиях: катализ, создание магнитных устройств и оптических преобразователей, биосенсорика, медицинская диагностика и терапия и др. Важность работы, в том числе для решения задач, определенных в Стратегии НТР РФ, определяется перспективами использования разрабатываемых материалов в области гетерогенного катализа – каталитические материалы на основе активных биметаллических частиц уже сейчас широко применяются в химическом производстве и технике. Для получения бинарных сплавов в наноразмерном состоянии планируется применить оригинальный подход, основанный на термолизе двойных комплексных солей, содержащих в своем составе комплексный анион металла одного сорта и комплексный катион металла другого сорта. При этом будут варьироваться условия синтеза - температура, режим нагрева, газовая среда. Использование наработок коллектива авторов позволяет контролируемо получать би- и полиметаллические наноразмерные сплавы с заданным соотношением металлов. Подбор соединений-предшественников и условий их термического разложения позволяет получать твердые растворы и интерметаллиды, в том числе и метастабильные, при достаточно низкой температуре (200-300оС). Предполагается провести исследование процессов формирования наносплавов при разложении упомянутых солей и при нанесении на различного рода пористые носители (Al2O3, CeO2, SiO2, TiO2, сибунит, активированный уголь). В конечном счете, планируется разработать оптимальные методы получения частиц сплавов при сохранении их малого размера, а также способы приготовления нанесенных катализаторов на их основе. Будет установлено влияние носителя на каталитическую активность изучаемых сплавов. Коллектив авторов является квалифицированным, состоит как из ученых, специализирующихся в области получения сплавов в микродисперсном и наноразмерном состояниях, так и специалистов в области катализа. Коллектив имеет большой задел в заявленном направлении исследований, обеспечен необходимым научным оборудованием, руководитель и основные исполнители регулярно публикуются в рецензируемых международных журналах высокого рейтинга.