Стабилизированные в сшитых полимерных сетках каталитические системы гидрирования ароматических и полиароматических субстратов

Проект направлен на разработку рационального дизайна эффективных металлосодержащих каталитических систем, стабилизированных в ароматических полимерных сетках и адаптацию таких систем к промышленно значимым процессам жидкофазного гидрирования, широко востребованным в химической отрасли Российской Федерации. Процессы гидрирования активно применяются в нефтепереработке, облагораживании моторных и авиационных топлив, крупнотоннажных синтезах широко востребованного мировой промышленностью капролактама, и других промышленно значимых процессах, являющихся базой как Российской, так и мировой химической промышленности. Основные проблемы промышленных каталитических систем, применяемых в процессах гидрирования ароматических субстратов: невысокая удельная поверхность и формирование корочки активной фазы на поверхности носителя. Таким образом значительная часть активной фазы остается недоступной для проведения каталитическиго процесса, механическое истирание гранул катализатора приводит к преимущественному истиранию активной фазы, что ведёт к потере металла и потере катализатором активности, дополнительной к его дезактивации в результате осмоления субстрата, рекристаллизации, миграции металла вглубь носителя и других процессов. Кроме того, каталитические системы на неорганических носителях часто неэффективно рассеивают теплоту химических реакций вследствие своей низкой теплопроводности, что может приводить к локальным перегревам, сама неорганическая подложка в условиях реакции в зависимости от её природы может вызывать процессы осмоления, изомеризации, нежелательного раскрытия цикла. Основная идея разработки стабилизированных в ароматических и гетероароматических полимерных сетках металлосодержащих каталитических систем заключается в том, что полимерная сетка обладает рядом уникальных свойств, недоступных классическим неорганическим носителям: способность значительно набухать как в среде растворителя, так и в среде чистого субстрата, что позволяет использовать другую особенность таких полимеров – эффективную стабилизацию наночастиц металлов, оксидов, сульфидов. Сочетание таких свойств нерегулярных сетчатых ароматических полимеров формирует идею о возможности формирования каталитической системы с распределенной в ее объеме и эффективно стабилизированной активной фазе катализатора; набухание полимера обеспечит эффективный доступ реагентов к поверхности активной фазы, а правильный подбор природы звеньев полимера обеспечат эффективную модификацию свойств активной фазы, что в сочетании способно привести к созданию более активных каталитических систем гидрирования, работающих в более мягких условиях по сравнению с промышленными аналогами. В рамках проекта будут выполнены работы по обоснованному дизайну и синтезу ароматических и гетероароматических полимерных сеток, обладающих высокой пористостью и удельной поверхностью, на их основе будут созданы содержащие d-металлы каталитические системы жидкофазного гидрирования ароматических и полиароматических веществ в жидкой фазе. Обобщение результатов физико-химических исследований таких систем в сочетании с исследованием кинетики процессов позволит получить знания о связи структура-свойство и структура-активность таких систем, получить практические знания о формировании этих систем, эффективности процессов гидрирования ароматических и полиароматических веществ с применением созданных катализаторов при облагораживании топлив, и в применении к тонкому органическому синтезу. Основной новизной проекта является комплексный подход к дизайну и разработке нового класса каталитических систем гидрирования и создания подхода к регулированию их свойств. Полученные сведения фундаментального характера станут основой для рационального дизайна каталитических систем промышленно значимых процессов жидкофазного гидрирования.