Новые подходы к созданию высокоэффективных катализаторов раскрытия циклов циклических углеводородов

Раскрытие циклов нафтеновых и ароматических, в том числе полициклических соединений рассматривается в последние годы в качестве одного из основных способов улучшения качества топлив и переработки тяжелых углеводородных фракций. В случае дизельного топлива и более тяжелых нефтепродуктов раскрытие полициклических соединений позволяет получать н- или изопарафины С7-С16, что также приводит к снижению температуры замерзания топлива, а в случае получения преимущественно линейных алканов – к повышению цетанового числа. Цель настоящего проекта – дизайн и экспериментальное исследование и получение эффективных и экономичных катализаторов на основе наночастиц металлов (моно- и биметаллических) для применения в процессах раскрытия циклов и мягкого гидрокрекинга (гидрогенолиза). Особое внимание будет уделено исследованию влияния размерного и электронного эффектов для металлических наночастиц, в том числе структур “core-shell” и частиц одного металла (Fe, Ni, Co), декорированных субнаночастицами другого (более активного) металла (Ru, Ir, Rh). Дополнительной целью проекта является создание гетерогенных катализаторов с пониженным содержанием благородных металлов или не содержащих благородных металлов для процессов переработки циклических углеводородов.Для получения наноразмерных катализаторов будет широко использован весь арсенал методов, включая СВЧ-обработку/восстановление для получения наночастиц металлов заданной архитектуры. Предлагаемый проект позволит разработать основы приготовления новых наноматериалов с уникальными свойствами, превосходящими свойства лучших известных катализаторов раскрытия циклов и гидрогенолиза за счет (1) оптимального сочетания свойств компонентов наночастицы, (2) синергизма действия этих компонентов, (3) нано-и субнаноразмерной организации (архитектуры) всей каталитической системы, (4) использования оригинальных методик приготовления, позволяющих не только увеличить полезный эффект (активность катализатора, селективность, стабильность), но также значительно снизить стоимость и материалоемкость производства при значительном сокращении потребления благородных металлов и других ценных компонентов. Полученные катализаторы будут исследованы методами микроскопии (HRSEM, EDS-SEM), спектральными методами (ЭПР, XPS, DRIFTS) и с использованием характеристических молекул-зондов (H2, CO, NO), а также методами TPR, XRD. Будет проведена оценка стабильности новых наноматериалов. Проект является масштабным исследованием, объединяющим экспертизу в областях синтеза, разработки наноматериалов, использования наноматериалов, применения СВЧ-технологий, технологии переработки тяжелых нефтепродуктов в ценные моторные топлива.