ИСТИНА

Целью работы является установление природы активных центров в синергетических катализаторах окисления CO и установление механизма окисления CO в присутствии этих катализаторов. На основании полученных данных предполагается синтезировать новые низкопроцентные, высокоактивные и стабильные катализаторы низкотемпературного окисления. Сформулированная цель работы будет решаться на примере нанокомпозитов (M1)-(M2)xOy/носитель, содержащих в качестве активного компонента кластеры M1 (Au или Pd размером 3-37 нм) и наноразмерных оксидов (M2)xOy с подвижным атомом кислорода (ZrO2, CeO2, Ag2O, CuO, NiO, Mn2O3 размером 4-30 нм). В рамках проекта предполагается всестороннее изучение электронных, адсорбционных и морфологических особенностей кластеров (M1)-(M2)xOy, которые обеспечивают формирование наиболее активных синергетических центров окисления CO. На финальном этапе будут получены новые и достоверные данные, позволяющие, как расширить фундаментальные знания в области каталитических свойств нанокластеров переходных металлов, так и выработать конкретные рекомендации по синтезу новых высокоэффективных катализаторов для процессов глубокого окисления.

Получены моно- и биметаллические композиты M/Al2O3 на основе частиц M1 (M1=Au, Pd) и/или частиц M2Ox (M2=Cu, Ce, Ni, Ag, Zr, Mn) с содержанием (M1+M2)=0.1-1 %. Структура поверхности композитов изучена с помощью методов ПЭМ, ЭДА, РФЭС, ИК, РФА, ЭПР и функционала плотности. Закономерности каталитического действия композитов изучены в окислении CO c помощью O2 при 273-773 K. Установлено, что в биметаллических композитах малые частицы Au и Pd стабилизированы вблизи M2Ox, что приводит к тривиальному росту активной поверхности фаз Au и Pd. Установлено, что неаддитивный рост активности в Au-содержащих композитах обусловлен новым механизмом реакции с участием поверхностных атомов Au(0) и формируемых на границе раздела фаз частица(Au)-частица(M2Ox) новых фаз: оксидов Au2O и M2Ox-1. Синергизм активности в Pd-содержащих композитах обусловлен новым механизмом реакции с участием поверхностных атомов Pd(0), оксидов M2Ox-1 и оксидов PdO. На основе полученных данных разработаны оптимальные синергетические катализаторы, состоящие из нанесенных частиц Au2O (Pd-PdO) размером 5-6 нм и кластеров CuO-Cu2O размером 3-4 нм. Температура начала реакции на оптимальных Pd-Cu и Au-Cu катализаторах составляет 280-330K против 423-473K на Pd, Au и Cu катализаторах сравнения. Эффективная энергии активации реакции на Pd-Cu и Au-Cu катализаторах равна 20-30 кДж/моль против 60-110 кДж/моль на Pd, Au и Cu аналогах. При фиксированной температуре реакции селективность Pd-Cu и Au-Cu катализаторов по CO2 равна 100%. Катализаторы работают стабильно в течение минимум 12 часов.