Наноматериалы. Каталитические свойства

1.

Наноматериалы
Каталитические свойства

2.

Катализ – 20% производства в развитых странах
Реагируют только поверхностные слои катализатора

3.

Каталитическая активность золота
Зависимость адсорбции СО от размера
частиц Au и типа матрицы
Энергия
хемосорбции
кислорода

4.

Расчитаная методами ДФТ энергия
окисления СО

5.

Гетерогенный катализ
Площадь поверхности
1930 Н.И. Кобозев, 1950 Г.К. Боресков
Сруктурночувствительные реакции
Положение атома
КЧ атома
Современный катализатор - наночастицы
катализатора на пористой структуре

6.

Каталитический крекинг
Традиционные катализаторы - алюмосиликаты
Современные катализаторы макропористые цеолиты +
интеркалированные глины +
«ловушки» для ионов металлов
и серы

7.

Каталитический крекинг
H-ZSM-5 (MFI)+наноразмерный порошок
активного металла (Ni,Cu, Pd, Fe, Co):
Цеолит – крекинг, изомеризация, ароматизация.
Металл – гидрирование
Позволяют осуществлять катализ без платины

8.

Гидроконверсия тяжелого нефтяного сырья
Применение наноразмерных катализаторов,
образующихся в сфере реакции из солей металлов

9.

Термолиз нефтешламов
Катализатор - углеродные наноматериалы,
устойчивые к «отравлению»
Нефтешламы светлые дистилляты,
компоненты моторных масел, кокс.

10.

Гидрогенолиз полимерных отходов
ГИДРОГЕНОЛИЗ (от лат. hydrogenium- водород и греч. lysis разложение), разрыв связи С—X (Х-С, N, S, О и др.) ...
Осуществляется, как правило, в присутствии катализаторов
гидрирования и дегидрирования.
Россия 30 млн. т. ежегодно, 50% - полимеры, переработка 3%
Полимерные отходы (резиновая крошка, полиэтилен)+орг. рль (тяжелые нефтяные остатки)+ наноразмерные прекурсоры
(соли Ме)=25-30%у/в газы, 35-48% жидкие у/в, 30-45%
тяжелые у/в

11.

Добавка к топливу
Добавка к топливу из
частиц графена 200-500нм:
• Топливо возгорается при
более низких температурах
• Больше скорость горения
• Повышает степень
сгорания топлива
• Уменьшают количество СО

12.

Модификация битума
Добавка к битуму
Добавка к битуму
наночастиц
наночастиц
вулканизированной
этерефицированного
резины:
кремнезема:
• Увеличивается интервал • Увеличивается прочность
температур эксплуатации
за счет армирующего
(от +50 до -30 0С)
эффекта
• Увеличивает адгезию
• Увеличивает адгезию
битума к песку и щебню
битума к песку и щебню
• Увеличивается
• Увеличивается
пластичность битума
водостойкость
• Срок эксплуатации
увеличивается в 1,5 раза

13.

Катализаторы для топливных элементов
Катализатор ядро в
оболочке
Pt-Ru/Ni, Pt-Ru/Pb,
Pt-Ru/Cu
На аноде CH3OH + H2O → CO2 + 6H+ + 6e−
На катоде 1.5O2 + 6H+ + 6e− → 3H2O
Общая для топливного элемента: CH3OH + 1,5O2 → CO2 + 2H2O