ИСТИНА

Целью фундаментального исследования является установление корреляции между селективностью железо-нанесенных катализаторов и особенностями топохимических процессов, протекающих при активации катализатора. В рамках общей проблемы в предлагаемом проекте ставится конкретная задача: установить, каким образом тип носителя и химическая природа промотора влияет на кинетику образования карбидов железа, их концентрацию и состав при активации железо-нанесенных катализаторов гидрирования монооксида углерода. Решение поставленной задачи позволит выяснить роль природы носителя и промоторов в формировании активных центров и их влияние на селективность железо-нанесенных катализаторов гидрирования монооксида углерода.

The aim of basic research is to establish the correlation between the selectivity of iron-supported catalysts and features Topochemical processes occurring during the activation of the catalyst. As part of the general problem of the proposed project is put a specific task: to establish how the media type and chemical nature of the promoter affects the kinetics of formation of iron carbide, their concentration and composition of the activation of iron-supported catalysts of hydrogenation of carbon monoxide. The solution of the problem will clarify the role of the media and the nature of the promoters in the formation of the active sites and their influence on the selectivity of iron-supported catalysts of hydrogenation of carbon monoxide.

К концу первого года выполнения проекта предполагается синтезировать весь ряд исходных катализаторов с заданными концентрациями железа и промоторов в необходимых количествах. При этом предполагается получить катализаторы с приблизительно равным содержание нанесенного на носитель оксида железа (~15-20 масс%), но с различным размером его частиц в диапазоне от 5-10 нм до 50-100 нм. Получение таких объектов на носителях различной химической природы является не тривиальной задачей и во многом определяет успех выполнения проекта в целом. Выполнение поставленной задачи должно быть подтверждено данными ТЕМ, РФА и элементного анализа.

В коллективе имеется определенный научный задел для успешного выполнения заявленного проекта, поскольку данная задача является естественным развитием наших предыдущих оригинальных работ, в которых исследовалась кинетика различных топохимических процессов, протекающих в катализаторах гидрирования СО. Авторами проекта был разработан магнитометрический метод исследования кинетики гетерогенных процессов сопровождающихся изменением намагниченности. Ранее были получены результаты по восстановление катализаторов Fe2O3/SiO2 в потоке СО и СО/Н2 в термопрограммируемом и изотермическом режимах методом измерения намагниченности in situ. Показано наличие двухстадийного процесса восстановления с последовательным образованием магнетита и карбида Хегга. Установлено, что концентрация карбида в ~3 раза выше при восстановлении в СО, чем в СО/Н2. Предполагается, что это связано с образованием силиката Fe2SiO4 при восстановлении в СО/Н2. Исследована динамика и кинетика образования карбидов железа в катализаторах Fe/SiO2 в процессе гидрирования СО. Показано, что с уменьшением размера частиц железа растет эффективная энергия активации образования карбидов. Предложены альтернативные гипотезы, объясняющие наблюдаемый размерный эффект. Исследовано влияние размера пор силикагеля на динамику образования карбидов железа и показано, что наличие малых пор в мезопористом силикагеле оказывает отрицательное влияние на активность катализатора в высокотемпературном синтезе Фишера-Тропша. Самостоятельный интерес представляет исследование магнитных свойств наночастиц катализатора в условиях in situ. В частности обнаружено аномальное изменение температуры Кюри в наночастицах карбида Хегга в промотированных медью катализаторах. Суммируя, можно высказать вполне обоснованное предположение, что тот научный задел, который был накоплен в коллективе за последние годы, предлагаемые оригинальные подходы и методы будут эффективно использованы для решения новой задачи, поставленной в проекте.

На основании результатов полученных на первых двух этапах выполнения проекта будут сформулированы основные закономерности связывающие механизм и кинетику топохимических процессов протекающих при приготовлении катализаторов. Будут выявлены основные факторы влияющие на селективность катализаторов ФТ и связь этих факторов с условиями протекания топохимических процессов. Будут сформулированы оптимальные условия приготовления катализаторов для достижения заданной селективности процесса ФТ.