Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Катализируй это

Ключевые слова:  Институт катализа им. Борескова, катализатор, Моя лаборатория, носитель, периодика, поверхность, СО РАН, ФИОП РОСНАНО, Худорожков

Автор(ы): Вера Сальницкая

Опубликовал(а):  Гольдт Илья

21 января 2015

Новый фоторепортаж проекта «Моя лаборатория», который проводит программа «Мастерские инноваций» ФИОП РОСНАНО совместно с МГУ им. Ломоносова, открывает двери в новосибирский Институт катализа.

Еще в 8 классе Александр Худорожков знал, что, как и его дедушка, будет работать в новосибирском Институте катализа. Сейчас Александр - младший научный сотрудник лаборатории исследования поверхности, его группа занимается созданием новых катализаторов и изучением их свойств.

По классическому определению катализатор — вещество, которое вводится в химическую реакцию и ускоряет ее протекание, при этом не изменяется равновесие реакции, а катализатор по окончанию каждого каталитического цикла не изменяет своих свойств и количества.
 В некоторых случаях, когда реакция, разрешенная с точки зрения термодинамики, не может протекать по каким-то другим причинам, катализаторы могут выступать инициаторами процесса. Получаемые при этом вещества зачастую обладают уникальными свойствами.
 По разным оценкам, доля каталитических процессов в промышленном производстве составляет от 70 до 95%, и практически все, что окружает человека в XXI веке — продукт химической промышленности. За примерами далеко ходить не нужно: производство пластика или бензина немыслимо без катализа.

В автомобильной промышленности используется большое количество так называемых нейтрализаторов – сложных систем, которые позволяют снизить объем вредных веществ в выхлопе, в том числе парниковых газов, и тем самым уменьшитьвредное влияние на окружающую среду
. Александр занимается созданием таких катализаторов для двигателей, работающих на природном газе. Эти двигатели предпочтительны с точки зрения энергоэффективности и доступности ресурса, но основной компонент природного газа — метан — один из самых вредных парниковых газов. Катализаторы, над которыми работает Александр, окисляют метан до менее опасного углекислого газа.
 Помещение лаборатории небольшое, но потолок в нем такой высоты, что приходится ставить стремянку, чтобы достать гранулы оксида алюминия с верхней полки.

Оксид алюминия, как и оксиды некоторых других металлов (титана, кремния, циркония), наиболее часто используется при изготовлении нанесенных катализаторов в качестве носителя.
 Носитель - это порошок либо гранулы с развитой поверхностью, на которую наносится активный компонент. Пористая поверхность позволяет многократно увеличить полезную площадь и тем самым повысить содержание активного компонента на грамм катализатора. В 90% случаев в качестве катализаторов используют благородные металлы — платину, палладий, родий. Правда, массовая доля активного компонента в готовом катализаторе, как правило, составляет 1% или меньше, при этом конечный размер частиц активного компонента часто получается от 1 до 10-20 нанометров.

Нанесенные катализаторы высокоактивны и ускоряют процесс протекания реакции не в два-три, а в тысячи и миллионы раз.

Гранулы носителя помещают в колбу, заливают раствором-предшественником, содержащим активный компонент, и прикручивают к ротационному испарителю, главному прибору для получения катализаторов методом пропитки. Для того, чтобы носитель пропитался равномерно, колба вращается.

После пропитки встроенный насос откачивает воздух, создавая вакуум, за счет чего происходит испарение жидкости. Пар конденсируется в отделе, называемом «холодильник», и стекает в колбу-приемник. Таким образом через некоторое время получается сухой носитель с активным компонентом на нем и отогнанный раствор.

После сушки полученный предшественник конечного катализатора помещают во второй прибор — муфельную печь.
 Печи - новая, без единой царапинки на корпусе, и старая советская, с видом, свидетельствующим не об одном десятилетии на поприще обжига, - стоят напротив друг друга. В старой печи теперь работают исключительно с летучими компонентами, которые могут повредить внутренность печи.

После сушки, как правило, получаются оксиды, нанесенные на носитель. Далее, в зависимости от того, где катализатор будет использоваться, их оставляют либо в том виде, когда активный компонент находится в оксидном, окисленном, состоянии (как при производстве нейтрализаторов для двигателей), либо, например, для использования в процессах гидрирования или процессах селективного каталитического восстановления, катализатор может быть восстановлен из оксида до металла, обычно это делается в водороде при нагревании.

Прежде чем полученный катализатор будет отдан на исследование каталитической активности, его исследуют различными физико-химическими методами. 
Все самые ценные установки Института катализа находятся в подвале главного корпуса. Такое месторасположение позволяет избавиться от вибраций. С одной из этих установок работает Анна Нартова, научный сотрудник института, доцент НГУ и просто очаровательная девушка.

Анна работает с комбайном для исследования поверхности твердых тел, который занимает половину комнаты, и режиссер любой космической саги позеленел бы от зависти, увидев это чудо инженерной мысли.
 Хотя на комбайне работают с 2008 года, блестит он так, будто его достали из коробки буквально час назад.

Установка объединяет в себе рентгеновский фотоэлектронный спектрометр и сканирующий туннельный микроскоп. Также здесь есть все необходимое для подготовки поверхности, образец можно нагреть, провести ионную чистку, есть система подачи газа, позволяющая моделировать каталитическую реакцию.

Когда Анна рассказывает о работе, она выглядит самым счастливым человеком, как минимум, Новосибирска:
 «Работа, которой мы занимаемся, очень интересна. Главное - не оторваться от реальности и не углубиться в изучение чего-то, заинтересовавшего лично тебя, не забыть про пользу. Перед проведением эксперимента мы закладываем в него определенную идею, но бывает, что эксперимент открывает для нас что-то новое, и работать приходится в экстремальных условиях, когда у тебя есть только один шанс. Если ты ошибешься, то «убьешь» образец, и придется начинать все сначала. 
Любой, кто у нас работает, имел шанс уйти в «лучшее место», уехать за границу. То, ради чего мы остались здесь, - это эксперимент».

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

Напоминаем Вам, что в рамках Олимпиады проходит творческий конкурс "Моя лаборатория". Участвовать в конкурсе могут студенты, аспиранты, молодые ученые, специалисты и журналисты.

На конкурс принимаются научно-популярные статьи, посвященные работе научной лаборатории, научному обмену или любым другим аспектам научной деятельности. Текст должен быть понятен и интересен самой широкой аудитории и в первую очередь школьникам старших классов.

Более подробно о конкурсе


В статье использованы материалы: Моя лаборатория


Средний балл: 10.0 (голосов 3)

 


Комментарии
Пастух Евфграфович, 28 января 2015 08:45 
"...не забыть про пользу"
мгновенная ассоциация - пенициллины от Александра Флеминга... итд итд итд

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Макароны
Макароны

На XXI Менделеевском съезде награждены выдающиеся ученые-химики
11 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии объявлены победители премии выдающимся российским ученым в области химии. Премия учреждена Российским химическим обществом им. Д.И.Менделеева совместно с компанией Elsevier с целью продвижения и популяризации науки, поощрения выдающихся ученых в области химии и наук о материалах.

Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых
Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых. Об этом премьер-министр РФ Дмитрий Медведев сообщил, открывая встречу с нобелевскими лауреатами, руководителями химических обществ, представителями международных и российских научных организаций.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Синтез “перламутровых” нанокомпозитов с помощью бактерий. Оптомагнитный нейрон.Устойчивость азотных нанотрубок. Электронные характеристики допированных фуллереновых димеров.

Люди, создающие новые материалы: от поколения X до поколения Z
Е.В.Сидорова
Самые диковинные экспонаты научной выставки, организованной в Москве в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов в феврале 2019 г., можно было рассмотреть только "вооруженным глазом»: Таблица Д.И.Менделеева размером 5.0 × 8.7 мкм и нанопортрет первооткрывателя периодического закона великолепно демонстрировали возможности динамической АСМ-литографии на сканирующем зондовом микроскопе. Миниатюрные произведения представили юные участники творческих конкурсов XII Всероссийкой олимпиады по нанотехнологиям, когда-то задуманной академиком Ю.Д.Третьяковым — основателем факультета наук о материалах (ФНМ) Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. О том, как подобное взаимодействие со школьниками и студентами помогает сохранить своеобразие факультета и почему невозможно воплощать идею междисциплинарного естественнонаучного образования, относясь к обучению как к конвейеру, редактору журнала «Природа» рассказал заместитель декана ФНМ член-корреспондент РАН Е.А.Гудилин.

Как наночастицы применяются в медицине?
А. Звягин
В чем преимущества наночастиц? Как они помогают ученым в борьбе с раком? Биоинженер Андрей Звягин о наночастицах в химиотерапии, имиджинговых системах и борьбе с раком кожи.

Медицинская керамика: какими будут имплантаты будущего?
В.С. Комлев, Д. Распутина
Почему керамические изделия применяются в хирургии? Какие технологии используются для создания имплантатов? Материаловед Владимир Комлев о том, почему керамика используется в медицине, как на ее основе создаются имплантаты и какие перспективы у биоинженерии

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.