Научно-образовательный центр
«Каталитический синтез наноструктурных материалов»
«Каталитический синтез наноструктурных материалов»
Деятельность
Образовательные программы
• Учебно-исследовательская работа студентов и дипломное проектирование по направлению «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии»
• Научно-исследовательская работа аспирантов и соискателей по специальности «Процессы и аппараты химических технологий»
Научно-производственная деятельность
• Каталитический синтез наноструктурных углеродных материалов
• Синтез и исследование свойств новых материалов
• Получение водорода, свободного от оксидов углерода
• Исследование текстурных характеристик материалов
• Исследование химии поверхности на основе методов
термопрограммируемой реакции и термопрограммируемой десорбции
• Исследование хемосорбционных свойств материалов
• Кинетические исследования газофазных, жидкофазных и гетероген-
ных каталитических реакций в диапазоне давлений до 200 атм
• Термогравиметрические и калориметрические исследования мате-
риалов в диапазоне температур до 1400 С
• Тестирование катализаторов в реакциях пиролиза, окисления и гидрирования
• Определение фазового и элементного состава материалов
• Исследование стабильности фазового состава материалов взависимости от температуры
Направления НИР
• Физико-химические основы получения и применения наноструктурных углеродных материалов
• Физико-химические основы управления свойствами новых нановолокнистых углеродных материалов в процессе их каталитического синтеза и модификации применительно к использованию в перспективных приложениях
• Композиционные материалы на основе наноструктурных наполнителей
• Углеродсодержащие наноматериалы для электрохимических приложений
• Научные основы технологии приготовления высокопроцентных металлических катализато-
ров на основе гетерофазного золь-гель метода
• Разработка нановолокнистых углеродных катализаторов для процесса селективного окисле-
ния сероводорода
• Нанотехнологии и наноматериалы, включая нановолокнистые углеродные материалы
• Физическое и математическое моделирование процессов каталитического пиролиза углеводородов с получением нановолокнистых углеродных материалов и водорода
• Разработка технологии получения водорода, свободного от оксидов углерода, на основе каталитического пиролиза углеводородов
Образовательные программы
• Учебно-исследовательская работа студентов и дипломное проектирование по направлению «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии»
• Научно-исследовательская работа аспирантов и соискателей по специальности «Процессы и аппараты химических технологий»
Научно-производственная деятельность
• Каталитический синтез наноструктурных углеродных материалов
• Синтез и исследование свойств новых материалов
• Получение водорода, свободного от оксидов углерода
• Исследование текстурных характеристик материалов
• Исследование химии поверхности на основе методов
термопрограммируемой реакции и термопрограммируемой десорбции
• Исследование хемосорбционных свойств материалов
• Кинетические исследования газофазных, жидкофазных и гетероген-
ных каталитических реакций в диапазоне давлений до 200 атм
• Термогравиметрические и калориметрические исследования мате-
риалов в диапазоне температур до 1400 С
• Тестирование катализаторов в реакциях пиролиза, окисления и гидрирования
• Определение фазового и элементного состава материалов
• Исследование стабильности фазового состава материалов взависимости от температуры
Направления НИР
• Физико-химические основы получения и применения наноструктурных углеродных материалов
• Физико-химические основы управления свойствами новых нановолокнистых углеродных материалов в процессе их каталитического синтеза и модификации применительно к использованию в перспективных приложениях
• Композиционные материалы на основе наноструктурных наполнителей
• Углеродсодержащие наноматериалы для электрохимических приложений
• Научные основы технологии приготовления высокопроцентных металлических катализато-
ров на основе гетерофазного золь-гель метода
• Разработка нановолокнистых углеродных катализаторов для процесса селективного окисле-
ния сероводорода
• Нанотехнологии и наноматериалы, включая нановолокнистые углеродные материалы
• Физическое и математическое моделирование процессов каталитического пиролиза углеводородов с получением нановолокнистых углеродных материалов и водорода
• Разработка технологии получения водорода, свободного от оксидов углерода, на основе каталитического пиролиза углеводородов
Оборудование
Система NETZSCH Jupiter STA 449 C с масс-спектрометром Aeolos II
Производитель: NETZSCH (Германия), 2007
Назначение: проведение синхронного термического анализа образцов, определение термичес-
ких эффектов физических и химических процессов (фазовые переходы, реакции); определение
удельной теплоемкости, термической стабильности фаз
Область применения: металлургия, геология, химическая, атомная промышленность, нанотех-
нологии
Особенности и возможности: малая погрешность измерения температуры образца, высокая
воспроизводимость базовой линии, возможность точной калибровки (для температуры и
энталь- пии), точное определение теплот реакций, точное определение удельной теплоемкости,
быстрый теплообмен (малая постоянная времени прибора), малое влияние конвекции и
излучения из-за наличия защитных барьеров, исследование образцов в вакууме и нормальных
условиях в при- сутствии контролируемых сред, синхронная регистрация состава газовой фазы
на основе масс- спектрометрии
Характеристики:
• система с верхней загрузкой
• синхронные измерения ДСК/ТГ
• вакуумплотная конструкция, материал нагревателя – PtRh
• температурный диапазон – от комнатной до 1 500 оС
• максимальная масса образца, включая тигель – 5 г
• разрешение прибора по массе – 0,1 мкг
• дрифт весов < 1 мкг/час
• возможность вакуумирования – до 4 мбар
• вакуумная система откачки
• газоаналитическая система с капиллярным прогреваемым подключением (диапазон масс
1–300 amu, температура линии подачи до 300 оС, с адаптерами и контроллером
температуры)
Анализатор поверхностных свойств материалов QuantаChrome Nova 1000e
Производитель: QUANTACHROME INSTRUMENTS (США), 2007
Назначение: определение поверхностных свойств пористых материалов
Область применения: наноматериалы, катализ, химическая промышленность, фармакология
Особенности и возможности:
• измеряемые характеристики – изотермы адсорбции (до 100 точек) и десорбции (до 100 то-
чек), диапазон парциальных давлений от 0,0001 до 0,995)
• определение удельной площади поверхности по методу БЭТ (одноточечный и
многоточечный методы, определение крутизны характеристики, экстраполяция точки
пересечения с осью ко- ординат, определение коэффициента корреляции, определение
энергетической константы C)
• анализ распределения пор по размерам по методу BJH (объем и площадь пор по
изотермам адсорбции и десорбции, общий объем пор, интерполяция данных)
• определение общего объема пор (определяется для заданного пользователем
парциального давления); определение среднего размера пор – определение радиуса и /
или диаметра пор
Система NETZSCH Jupiter STA 449 C с масс-спектрометром Aeolos II
Производитель: NETZSCH (Германия), 2007
Назначение: проведение синхронного термического анализа образцов, определение термичес-
ких эффектов физических и химических процессов (фазовые переходы, реакции); определение
удельной теплоемкости, термической стабильности фаз
Область применения: металлургия, геология, химическая, атомная промышленность, нанотех-
нологии
Особенности и возможности: малая погрешность измерения температуры образца, высокая
воспроизводимость базовой линии, возможность точной калибровки (для температуры и
энталь- пии), точное определение теплот реакций, точное определение удельной теплоемкости,
быстрый теплообмен (малая постоянная времени прибора), малое влияние конвекции и
излучения из-за наличия защитных барьеров, исследование образцов в вакууме и нормальных
условиях в при- сутствии контролируемых сред, синхронная регистрация состава газовой фазы
на основе масс- спектрометрии
Характеристики:
• система с верхней загрузкой
• синхронные измерения ДСК/ТГ
• вакуумплотная конструкция, материал нагревателя – PtRh
• температурный диапазон – от комнатной до 1 500 оС
• максимальная масса образца, включая тигель – 5 г
• разрешение прибора по массе – 0,1 мкг
• дрифт весов < 1 мкг/час
• возможность вакуумирования – до 4 мбар
• вакуумная система откачки
• газоаналитическая система с капиллярным прогреваемым подключением (диапазон масс
1–300 amu, температура линии подачи до 300 оС, с адаптерами и контроллером
температуры)
Анализатор поверхностных свойств материалов QuantаChrome Nova 1000e
Производитель: QUANTACHROME INSTRUMENTS (США), 2007
Назначение: определение поверхностных свойств пористых материалов
Область применения: наноматериалы, катализ, химическая промышленность, фармакология
Особенности и возможности:
• измеряемые характеристики – изотермы адсорбции (до 100 точек) и десорбции (до 100 то-
чек), диапазон парциальных давлений от 0,0001 до 0,995)
• определение удельной площади поверхности по методу БЭТ (одноточечный и
многоточечный методы, определение крутизны характеристики, экстраполяция точки
пересечения с осью ко- ординат, определение коэффициента корреляции, определение
энергетической константы C)
• анализ распределения пор по размерам по методу BJH (объем и площадь пор по
изотермам адсорбции и десорбции, общий объем пор, интерполяция данных)
• определение общего объема пор (определяется для заданного пользователем
парциального давления); определение среднего размера пор – определение радиуса и /
или диаметра пор
Характеристики:
• измерительный блок адсорбера
• две станции подготовки образца
• максимальный объем загружаемого образца – 7 см3
• диапазон измерения полной удельной поверхности – от 0,01 до 2 000 м2/г и выше
• предел допускаемой относительной погрешности измерения удельной поверхности в
режиме однократного измерения – не более 2 %
• диапазон температур термотренировки образца – от комнатной до 350 оС
• предел допускаемой погрешности поддержания температуры термотренировки – не более
5 оС во всем диапазоне
Хемосорбционный анализатор ChemBet
Производитель: QUANTACHROME INSTRUMENTS (США), 2008
Назначение: проведение анализа поверхности металлов на основе хемосорбции,
температурно- программируемого восстановления, температурно-программируемой десорбции,
температурно- программируемого окисления, физической адсорбции для вычисления удельной
поверхности по методу БЭТ и объема пор динамическим методом
Область применения: наноматериалы, катализ, химическая промышленность и фармакология
Особенности и возможности:
• проведение импульсного титрования в газовых средах, включая аммиак и газовые смеси
• автоматическая обработка результатов по существующим методикам
Характеристики:
• станция анализа; станция подготовки образца; взаимозаменяемые газовые контуры для
ана- лиза номинальным объемом 50, 100 и 200 мкл; 10-позиционный селективный детектор,
устой- чивый к аммиаку (динамический диапазон – 512)
• 4 порта через четырехпозиционный переключающийся клапан и 1 порт через запорный кла-
пан для калибровки или дегазации образца
• диапазон температур термотренировки образца – от комнатной температуры до 450 ºС
с ис- пользованием кварцевых нагревательных элементов, от комнатной до 1 100 ºС с
использова- нием высокотемпературной печи
• сорбируемый объем – от 0,001 до более 100 см3
• диапазон измерения полной поверхности – от 0,1 до 280 м2
• диапазон определения объема пор – от 0,0001 до 0,15 см3
• Погрешность определения объема – не более ± 1 %
Проточная каталитическая установка Autoclave Engineers
Производитель: Autoclave Engineers (США), 2008
Назначение: исследование каталитических и физико-химических процессов под давлением при
различных температурах
Область применения: нанотехнологии, катализ, металлургия, химическая и нефтегазовая про-
мышленность
Особенности и возможности:
• компактное настольное исполнение
• возможность одновременной подачи в реактор до четырех газов и двух жидкостей
• возможность проведения экспериментов при давлениях до 200 атм (предохранительный
кла- пан), температурах до 650 °С в агрессивных средах
• наличие обогреваемых линий, исключающих конденсацию реагентов и продуктов
• возможность подключения хроматографической системы анализа
Характеристики:
• изотермический шкаф обогревается электронагревателем с принудительной циркуляцией
воздуха, температура термостата – от комнатной до 250 оС
• максимальная рабочая температура реактора – 650 оС
• максимальное давление в системе – 200 бар
• регуляторы расхода газа и жидкостный насос
• измерительный блок адсорбера
• две станции подготовки образца
• максимальный объем загружаемого образца – 7 см3
• диапазон измерения полной удельной поверхности – от 0,01 до 2 000 м2/г и выше
• предел допускаемой относительной погрешности измерения удельной поверхности в
режиме однократного измерения – не более 2 %
• диапазон температур термотренировки образца – от комнатной до 350 оС
• предел допускаемой погрешности поддержания температуры термотренировки – не более
5 оС во всем диапазоне
Хемосорбционный анализатор ChemBet
Производитель: QUANTACHROME INSTRUMENTS (США), 2008
Назначение: проведение анализа поверхности металлов на основе хемосорбции,
температурно- программируемого восстановления, температурно-программируемой десорбции,
температурно- программируемого окисления, физической адсорбции для вычисления удельной
поверхности по методу БЭТ и объема пор динамическим методом
Область применения: наноматериалы, катализ, химическая промышленность и фармакология
Особенности и возможности:
• проведение импульсного титрования в газовых средах, включая аммиак и газовые смеси
• автоматическая обработка результатов по существующим методикам
Характеристики:
• станция анализа; станция подготовки образца; взаимозаменяемые газовые контуры для
ана- лиза номинальным объемом 50, 100 и 200 мкл; 10-позиционный селективный детектор,
устой- чивый к аммиаку (динамический диапазон – 512)
• 4 порта через четырехпозиционный переключающийся клапан и 1 порт через запорный кла-
пан для калибровки или дегазации образца
• диапазон температур термотренировки образца – от комнатной температуры до 450 ºС
с ис- пользованием кварцевых нагревательных элементов, от комнатной до 1 100 ºС с
использова- нием высокотемпературной печи
• сорбируемый объем – от 0,001 до более 100 см3
• диапазон измерения полной поверхности – от 0,1 до 280 м2
• диапазон определения объема пор – от 0,0001 до 0,15 см3
• Погрешность определения объема – не более ± 1 %
Проточная каталитическая установка Autoclave Engineers
Производитель: Autoclave Engineers (США), 2008
Назначение: исследование каталитических и физико-химических процессов под давлением при
различных температурах
Область применения: нанотехнологии, катализ, металлургия, химическая и нефтегазовая про-
мышленность
Особенности и возможности:
• компактное настольное исполнение
• возможность одновременной подачи в реактор до четырех газов и двух жидкостей
• возможность проведения экспериментов при давлениях до 200 атм (предохранительный
кла- пан), температурах до 650 °С в агрессивных средах
• наличие обогреваемых линий, исключающих конденсацию реагентов и продуктов
• возможность подключения хроматографической системы анализа
Характеристики:
• изотермический шкаф обогревается электронагревателем с принудительной циркуляцией
воздуха, температура термостата – от комнатной до 250 оС
• максимальная рабочая температура реактора – 650 оС
• максимальное давление в системе – 200 бар
• регуляторы расхода газа и жидкостный насос
Основные научные, учебные и производственные результаты, полученные в 2010-2012
годах
Научные результаты
разработаны физико-химические основы управления свойствами новых нановолокнистых углеродных материалов в процессе их каталитического синтеза и модификации применительно к использованию в перспективных приложениях
разработаны методы приготовления моно- и биметаллических катализаторов, содержащих в качестве активного компонента Ni, Fe, Co, Pd, Cu и их сплавы, для синтеза нановолокнистых углеродных материалов различной структуры
разработаны научные и технологические основы процессов получения нановолокнистых углеродных материалов различной структуры и морфологии каталитическим разложением углеводородов С1–С4 при различных температурах и давлениях
исследованы закономерности влияния термохимической обработки на морфологические, текстурные и структурные свойства нановолокнистых углеродных материалов
разработаны научные и технологические основы производства высокоэффективного гранулированного нановолокнистого углеродного носителя для катализаторов гидродехлорирования хлорорганических соединений для процессов их извлечения из промышленных стоков
разработаны научные и технологические основы производства эффективных нановолокнистых
углеродных катализаторов селективного окисления сероводорода в серу для процессов сероочистки технических и попутных нефтяных газов
разработаны методы синтеза наноструктурных карбидов Si, Ti и Cr
разработаны научные основы технологии создания проводящих углерод-полимерных композитов с использованием в качестве наполнителя нановолокнистого углеродного материала
Учебные результаты
разработан учебный курс «Инструментальные методы анализа» для студентов, обучающихся по направлениям «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии», «Химическая технология» и других смежным направлениям обучения
разработан цикл лекций «Синтез и свойства нановолокнистых углеродных материалов» по
свойствам, модификации и применению углеродных нановолокнистых материалов в рамках учебной дисциплины «Общая химическая технология»
Комментариев нет:
Отправить комментарий