Разработаны отечественные катализаторы получения изобутилена с максимальным выходом
Ученые ФИЦ «Институт катализа СО РАН» при поддержке РНФ создали катализаторы для производства изобутилена — популярного компонента для химической промышленности. Им удалось решить проблемы дороговизны и токсичности, которые есть в существующих системах. Доля выхода изобутилена составила рекордные 45%. Эта разработка актуальна в условиях снижения отечественного рынка производства изобутилена.
ZrO2-катализатор дегидрирования, полученный лазерным синтезом в восстановительной атмосфере, продемонстрировал высокую эффективность в дегидрировании изобутана. Источник изображения: ИК СО РАН
Ситуация на рынке
Изобутилен — один из самых востребованных продуктов для химической промышленности. На его основе производят растворители, аэрозоли, хладагенты, полимеры, повышают качество топлив, производят другие ценные для химпрома компоненты.
Объем мирового рынка изобутилена и его производных растет: в 2023 году он оценивался в $28.6 млрд, а к 2030 году прогнозируется достижение $38.9 млрд. Среднегодовой темп роста — 4.5%.
Несмотря на мировой рост, в России наблюдается обратная ситуация — из-за ковидных трудностей и последующих санкций объем производства снизился с 2019 года на 30%. Особенно сильно это сказалось на бутилкаучуке — ключевом компоненте для автомобильной промышленности. В связи с этим отечественные технологии получения изобутилена критически важны.
Оксид циркония — доступный и нетоксичный
Сейчас в производстве изобутилена методом дегидрирования изобутана используют два типа катализатора — на основе платины и хрома. И у них есть заметные недостатки. «Платиновые катализаторы обладают достаточно высокой стоимостью, тогда как хромсодержащие катализаторы высокотоксичны. Поэтому исследователи прикладывают значительные усилия в поиске новых эффективных и в то же время недорогих и экологически безопасных катализаторов дегидрирования», — рассказывает младший научный сотрудник отдела гетерогенного катализа ИК СО РАН Александр Нашивочников.
И тут, по словам ученого, на сцену «выходит» оксид циркония. Долгие годы его исследовали в дегидрировании, но как носитель катализатора. И совсем недавно было обнаружено, что он проявляет собственную высокую активность, не уступая промышленным катализаторам, но при этом доступен и нетоксичен.
Оксид циркония интересен тем, что работает сам по себе — ему не нужен носитель. Он активен за счет кислородных вакансий: чем больше активных центров дегидрирования, тем он эффективнее работает. Ученые с помощью лазера синтезировали в восстановительной атмосфере системы с увеличенным числом кислородных вакансий, запустили реакцию дегидрирования изобутана и получили один из самых высоких описанных в литературе результатов — 45% выхода изобутилена.
«Лазером катализатор пока еще никто не синтезировал. Мы занимаемся дизайном наноматериалов, собираем и разбираем наши системы, как кубики. Мы решили попробовать испарить материал в восстановительной атмосфере и создать как можно больше нужных нам кислородных вакансий. И это дало результат: очень большой рост активности катализатора, полученного в атмосфере гелия и водорода», — отмечает ученый.
Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ и Правительства Новосибирской области (№ 24-23-20066).
Источник информации и изображения: ФИЦ «Институт катализа СО РАН»
Источник
Еще новости... В ГАИ разъяснили, что означает новая разметка в виде короны, и как из-за неё не получить штраф 24.01.2025 В автосервисе рассказали, при какой температуре замерзает моторное масло и заводить ДВС опасно 24.01.2025 Компактная оптическая гребенка открывает путь для фотоники нового поколения 24.01.2025 В ГАИ объяснили, является ли наезд на сплошную линию нарушением 24.01.2025 Владельцам китайских авто дали совет на время холодов 24.01.2025 Горячо или холодно? Как мозг расшифровывает тепловые ощущения 24.01.2025 iPhone 15 снова подешевел в России 24.01.2025 Ученые рассчитали, кому по состоянию здоровья на Руси жить хорошо 23.01.2025 Загрузить еще... Tags: изобутиленик со ранкатализаторы