Лаборатория каталитических превращений малых молекул

Деятельность лаборатории направлена на разработку катализаторов окислительного превращения углеводородов; решение фундаментальных и прикладных научно-исследовательских проблем в области комплексного извлечения целевых продуктов из поликомпонентного сырья, создание новых функциональных микросферических и композитных материалов.

Основные направления исследований

• Разработка научных основ создания новых функциональных материалов с заданными свойствами для различных областей применения, в том числе катализаторов окислительного превращения углеводородного сырья; микросферических стеклокристаллических мембран; высокоэффективных сорбентов; высокопрочных композитных и керамических материалов.
• Разработка новых химико-технологических процессов утилизации отходов угольных электростанций, включающих комплексное извлечение из энергетических зол переменного состава микросферических продуктов постоянного состава и морфологии.

Основные достижения

• Разработан широкий спектр микросферических функциональных материалов:

- эффективные катализаторы для процессов окислительной конденсации метана, крекинга тяжелых нефтей, мазутов и битумов;
- высокоселективные мембраны для диффузионного выделения гелия и водорода;
- эффективные композитные сорбенты для извлечения радионуклидов из жидких радиоактивных отходов;
- высокопрочные композитные материалы;
- магнитные аффинные сорбенты типа «ядро–оболочка» для выделения рекомбинантных белков;
- сенсибилизаторы эмульсионных взрывчатых веществ;
- магнитоуправляемые капсулированные рН-чувствительные спиновые зонды для исследования биологических объектов.

Основные приборы и оборудование

Коллектив лаборатории располагает уникальным комплексом специализированного оборудования для выделения широкого спектра микросферических продуктов, контроля их качества, определения физико-химических характеристик и тестирования функциональных свойств.
  
Специализированное оборудование для выделения узких фракций микросфер

Центробежный лабораторный классификатор АТР 50 (Hosokawa ALPINE, Germany)
Предназначен для аэродинамического разделения порошковых материалов, в том числе содержащих микросферы субмикронного и микронного размера, на фракции с узким распределением частиц по размеру.
  
Воздухоструйный ситовой аппарат e200 LS с набором калиброванных сит (Hosokawa ALPINE, Germany)
Предназначен для ускоренного получения узких фракций микросфер с высокой степенью воспроизводимости, определения гранулометрического состава порошковых материалов.
  
Сепаратор электромагнитный СЭМ-1 (ОАО Грант, Россия).
Предназначен для разделения порошковых материалов по магнитной восприимчивости в сухом и мокром режимах.
  
Сепаратор электрический барабанный Элькор-1 (НПК Механобртехника, Россия).
Предназначен для полупромышленной переработки твердых сыпучих материалов, компоненты которых отличаются электропроводностью, как в периодическом, так и в непрерывном режимах.
  
Ситовой анализатор Ultimate Screener (Kroosh Technologies Ltd, Israel).
Предназначен для мокрого и сухого разделения полидисперсных суспензий и порошковых материалов.

Ротационный прободелитель РТ 100 (Retsch, Germany).
Предназначен для разделения и/или уменьшение объема пробы. Подача материала и процесс деления происходят автоматически, без перерывов и потери материала, гарантируя представительность и воспроизводимость образцов.

Специализированное оборудование для контроля качества узких фракций микросфер и определения их физико-химических характеристик

Порошковый рентгеновском дифрактометр X’Pert Pro MPD (PANalytical, Netherlands) с твердотельным детектором PIXcel.
Предназначен для проведения рентгеноструктурных исследований поликристаллических материалов и определения количественного фазового состава многокомпонентных систем.

Анализатор насыпной плотности AutoTap (Quantachrome, USA)
Предназначен для определения насыпной плотности порошкообразных образцов с высокой степенью воспроизводимости за счет автоматизации уплотнения.

Оптический микроскоп Axio Imager D1 (Carl Zeiss, Germany).
Позволяет работать в проходящем и отраженном свете методами светлого и темного поля, дифференциально-интерференционного контраста и поляризации. Для фиксации и обработки фотоизображения рабочего поля микроскоп оснащен камерой высокого разрешения «AxioCam MRc 5». Используется для определения распределения частиц по размеру, среднего диаметра глобул и содержание различных морфологических типов микросфер с помощью специально разработанной программы «Msphere».

Лазерный анализатор Analysette 22 MicroTec (Fritsch, Germany).
Предназначен для определения характеристик распределения размеров частиц в широком диапазоне измерений 0.01 ‒ 2000 мкм.

Автоматический сорбционный анализатор Nova 3200e (Quantachrome Instruments, USA).
Предназначен для определения текстурных характеристик порошковых материалов (удельная площадь поверхности, общий объем пор, распределение пор по размеру в области мезо- и макропор).

Установка синхронного термического анализа Jupiter STA 449C c квадрупольным масс-спектрометром Aeolos QMS 403C (Netsch, Germany).
Предназначена для определения термоаналитических характеристик материалов с одновременной регистрацией газообразных продуктов.

Специализированное оборудование для получения новых материалов и тестирования функциональных свойств

Лабораторный настольный автоклав высокого давления Beluga (Premex AG, Switzerland).
Используется для проведения синтеза композитных сорбентов в гидротермальных условиях.

Реактор стеклянный на стенде Unic-150-2V (Lenz, Germany). 
Позволяет проводить получение пористых материалов (носителей сорбентов, катализаторов, мембранных материалов и др.) в различных средах, кроме плавиковой кислоты (HF). Для кислотного травления в среде HF используется тефлоновый реактор.

Высокотемпературный лабораторный реактор (Autoclave Engineers, USA).
Предназначен для исследования процесса каталитического крекинга высоко-молекулярных соединений тяжелых нефтей и нефтяных остатков.

Универсальная проточная каталитическая установка
Оснащена газовым хроматографом Agilent 7890A GC (Agilent Technologies, USA) с 5 набивными и 2 капиллярными колонками, пламенно-ионизационным детектором и детектором по теплопроводности. Позволяет проводить исследования каталитических свойств активных систем в реакциях окислительного превращения углеводородов.

Вакуумная статическая диффузионная установка. 
Позволяет проводить исследования диффузионных свойств микросферических мембранных материалов в режиме диффузии газов из объема реактора внутрь глобул.

Автоматический сорбционный анализатор ASAP 2020C-MP (Micromeritics, USA) сочлененный с масс-спектрометром HPR 20 QIC (Hiden Analytical UK Headquarters, United Kingdom)
Используется в качестве установки для изучения диффузионных свойств мембранных материалов в режиме непрерывного количественного экспресс-анализа сложных многокомпонентных газовых смесей. Позволяет выполнять определение текстурных характеристик порошковых материалов (удельная площадь поверхности, общий объем пор, распределение пор по размеру, включая область микропор).

Методы исследований

• Выделение узких фракций микросфер постоянного состава и определенной морфологии осуществляется методами аэродинамической, гранулометрической и магнитной сепарации по специально разработанным технологическим схемам.
• Для контроля качества полученных продуктов используются методы оптической и сканирующей микроскопии.
• Определение состава и строения микросфер осуществляется с применением современные физико-химических методов исследования, включающих химический, рентгеноструктурный, термический анализ, лазерную дифракцию, энергодисперсионную рентгеновскую спектроскопию.
• Для тестирования функциональных свойств используются методики определения каталитических, диффузионных, сорбционных характеристик.

Заведующий лабораторией Аншиц Александр Георгиевич доктор химических наук, профессор        +7 391 2051943 anshits@icct.ru

Фотогалерея лаборатории