Специалисты ФИЦ «Институт катализа СО РАН» совершили значимый прорыв в разработке инновационных катализаторов для производства изобутилена — ключевого компонента химической индустрии. Революционное решение устраняет проблемы высокой стоимости и вредного воздействия на окружающую среду, присущие традиционным системам. Впечатляющий результат в 45% выхода целевого продукта открывает новые перспективы для развития отечественной промышленности.
Перспективы рыночного развития
Изобутилен выступает незаменимым элементом современной химической индустрии. Его применяют для изготовления широкого спектра продукции: от бытовых растворителей и аэрозолей до промышленных хладагентов и высокотехнологичных полимеров. Этот компонент играет важную роль в улучшении качества топлива и создании множества ценных химических соединений.
Глобальный рынок демонстрирует уверенный рост: если в 2023 году его объем достиг $28.6 млрд, то к 2030 году ожидается увеличение до внушительных $38.9 млрд при стабильном ежегодном приросте в 4.5%.
В условиях временного спада отечественного производства на 30% с 2019 года, вызванного внешними факторами, разработка инновационных технологий получения изобутилена приобретает стратегическое значение. Особенно актуально это для производства бутилкаучука — важнейшего материала автомобильной промышленности.
Инновационное решение на основе оксида циркония
Традиционный процесс дегидрирования изобутана базируется на использовании платиновых или хромовых катализаторов, каждый из которых имеет существенные недостатки. По словам младшего научного сотрудника отдела гетерогенного катализа ИК СО РАН Александра Нашивочникова, высокая стоимость платиновых и токсичность хромовых катализаторов побуждает исследователей искать безопасные и экономически эффективные альтернативы.
Прорывным решением становится применение оксида циркония. Этот материал, ранее использовавшийся лишь как вспомогательный носитель, проявил неожиданно высокую самостоятельную активность. При этом он остается доступным и экологически безопасным компонентом.
Уникальность оксида циркония заключается в его способности функционировать автономно, без дополнительных носителей. Эффективность его работы определяется количеством кислородных вакансий. Исследователи применили инновационный лазерный метод синтеза в восстановительной среде, что позволило создать структуру с оптимальным количеством активных центров. Результатом стал рекордный 45-процентный выход изобутилена.
Пионерский характер разработки подчеркивает факт первого в мире применения лазерного синтеза для создания подобного катализатора. Научная группа применила передовой подход к конструированию наноматериалов, успешно реализовав процесс испарения в специальной атмосфере гелия и водорода. Это привело к значительному повышению каталитической активности полученного материала.
Исследование реализовано благодаря поддержке РНФ и Правительства Новосибирской области (№ 24-23-20066).
Информация предоставлена ФИЦ «Институт катализа СО РАН»
Источник: scientificrussia.ru
