Размер шрифта

A
A

Межстрочный интервал

A
A

Цвет

A
A

Проект ЮФУ получил поддержку Российского научного фонда

18.07.2018

Проект "Разработка и operando диагностика новых катализаторов на основе метал-органических каркасных структур, функционализированных палладием и платиной" под руководством младшего научного сотрудника МИЦ "Интеллектуальные материалы" Арама Бугаева получил поддержку Российского Научного Фонда в рамках конкурса "Проведение инициативных исследований молодыми учеными" Президентской программы исследовательских проектов.

 

Проект направлен на разработку новых материалов на основе метал-органических каркасных структур, функционализированных палладием и платиной, основной областью применения которых будет являться каталитическое гидрирование диоксида углерода и ацетилена. Проект предполагает как синтез новых материалов, так и их in situ и operando диагностику в условиях, приближенных к реальным технологическим, а также суперкомпьютерное моделирование их атомной и электронной структуры. В качестве основной топологии метал-органического каркаса будут выбраны структуры типа UiO-66, UiO-67 и UiO-68.

Синтез материалов будет производиться путем замены x доли стандартных линкеров на MCl2-содержащие линкеры, где x будет варьироваться в пределах от 0.01 до 0.2, а M = Pd, Pt. Полученные таким образом материалы будут проходить начальную лабораторную диагностику для определения кристаллической структуры материала и подтверждения внедрения атомов металлов в структуру метал-органического каркаса. Затем полученные образцы будут проходить процедуру активации путем нагрева в водородосодержащей атмосфере, в ходе чего будет определено влияние концентрации водорода в смеси на тип образуемых активных металлических центров: малых металлических нанокластеров, локализованных внутри пор, либо изолированных металлических центров в составе линкеров. В случае формирования металлических нанокластеров будет также определено влияние температуры и скорости нагрева, а также степени x замещения линкеров на размер получаемых нанокластеров.
 
Процесс образования металлических кластеров и изолированных металлических центров в ходе активации материалов будет сопровождаться лабораторными измерениями инфракрасных и оптических спектров в режиме in situ, а также измерением спектров рентгеновского поглощения и рентгеновской дифракции в режиме in situ на источниках синхротронного излучения. На основе полученных данных будут построены модели образования активных металлических центров в метал-органических каркасных структурах, которые будут дополнены результатами квантово-химического моделирования.
 
Основными результатами выполнения проекта будут 

- синтез новых функциональных материалов на основе метал-органических каркасных структур, обладающих высокой пористостью, удельной площадью поверхности и каталитической активностью в реакциях гидрирования диоксида углерода и ацетилена; 

- развитие новой неразрушающей комплексной методики in situ и operando диагностики атомной и электронной структуры функционализированных метал-органических каркасных структур при реалистичных технологических условиях; 

- разработка методики функционализации метал-органических каркасных структур атомами переходных металлов с возможностью получения материалов с наперед заданными практическими свойствами; 

- развитие передовых методик анализа экспериментальных данных и компьютерного моделирования с использованием алгоритмов машинного обучения и искусственного интеллекта.