исследование гетерогенно-каталитических реакций окисления

ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕТЕРОГЕННО-КАТАЛИТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
ОКИСЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСИХ СОЕДИНЕНИЙ
Основатель
Курина Лариса Николаевна, д.хим.н., профессор, заслуженный деятель науки РФ,
член-корр. РАЕ, академик РАЕ.
Руководитель научно-педагогического коллектива
Курина Лариса Николаевна, д.хим.н., профессор, заслуженный деятель науки РФ,
академик РАЕ.
Факультет, кафедра (лаборатория)
Химический факультет, лаборатория каталитических исследований.
Направления научных исследований научно-педагогического коллектива
– Синтез этилена каталитическим превращением природного газа и получение
продуктов на его основе.
– Парофазное каталитическое окисление этиленгликоля в глиоксаль.
– Устранение промышленных выбросов органических соединений и СО путем
глубокого каталитического окисления.
По рубрикатору ГРНТИ
31.15.27 – Кинетика. Горение. Взрывы. Катализ.
61.51.21 – Технология переработки природных и нефтяных газов.
По рубрикатору ВАК
02.00.04 – Физическая химия.
Направление подготовки инженеров, бакалавров и магистров
011000 – Химия.
320700 – Охрана окружающей среды.
Состав коллектива
Всего –12, в том числе:
академиков и членов-корреспондентов других государственных академий – 1,
заслуженных деятелей науки и лауреатов государственных премий – 1,
докторов наук – 2,
кандидатов наук – 4.
Ведущие представители коллектива
Водянкина Ольга Владимировна, д.хим.н., зав. лабораторией.
Галанов Сергей Иванович, д.хим.н.
Судакова Наталья Николаевна, к.хим.н., доцент.
Шиляева Любовь Павловна, к.хим.н., доцент.
Князев Алексей Сергеевич, аспирант.
История становления научно-педагогического коллектива
Зарождение научной школы по вопросам адсорбции и гетерогенного катализа
связано с именами С.М. Петрова и Л.Г. Майдановской. Сергей Михайлович Петров
вместе с женой Людмилой Григорьевной Майдановской в 1938 году перешли из
Сибирского физико-технического института, где они под руководством академика
М.И. Усановича занимались вопросами адсорбции газов и паров на твердых телах.
Часть эксперимента, вошедшего в их кандидатские диссертации, выполнена в Москве
в Физико-химическом институте имени Карпова. В 1941 году С.М. Петров
добровольцем ушел на фронт и погиб в одном из первых боев, его место заведующего
кафедрой физической химии заняла Л.Г. Майдановская. С 1941 по 1971 год Людмила
Григорьевна возглавляла кафедру, продолжая исследования по адсорбции силами
студентов.
Вопросы катализа начали изучаться в 1948 – 1950 годах, что связано с работами
талантливых студентов: Андрея Колосова, Левы Кайгородова, Ивана Домахина. С
1952 года в этот коллектив вошла студентка второго курса Л. Нестеренко (Курина),
которая после окончания факультета осталась на кафедре и прошла путь от
ассистента до заведующего кафедрой (1982 – 1988 годов) и профессора, развивая эту
тематику. В 1967 году Л.Г. Майдановской была защищена докторская диссертация,
часть которой посвящена вопросам каталитического разложения и окисления спиртов.
После смерти Л.Г. Майдановской в 1971 году её учениками развивались два
направления, связанные с адсорбцией газов и паров (И.А. Кировская, Т.С. Минакова,
В.С. Ларичева и другие) и вопросами каталитического окисления (Л.Н. Курина,
Н.И. Петрова, Н.Н. Судакова и другие). Сформировалось научное направление по
каталитическому окислению спиртов на оксидных и металлических катализаторах,
обобщенное в 1988 году Л.Н. Куриной в докторской диссертации. По этой тематике
под руководством Л.Н. Куриной защищены 39 кандидатских и 1 докторская
(О.В. Водянкина) диссертации.
Тематика исследований связана с вопросами физико-химического изучения
оксидных и металлических катализаторов окисления низших спиртов, изучением
широкого круга вопросов по механизму, кинетике процессов, углеотложению и
характером взаимодействия продуктов с поверхностью катализаторов. Исследования
связаны с решением практически важных вопросов, т.к. каталитическое окисление
спиртов относится к
крупнотоннажным промышленным процессам синтеза
альдегидов и кетонов. Создание теоретических основ процессов важно для поиска
новых каталитических систем и регулирования активности и селективности
катализаторов в реакциях окисления спиртов.
Значительное расширение в сторону важных в теоретическом и практическом
плане процессов каталитического окисления органических соединений привело к
развитию тематики исследований коллектива.
Основные научные результаты, полученные коллективом в течение последних пяти лет
Изучен широкий круг вопросов по разработке и физико-химическому изучению
процесса окислительной димеризации метана, позволяющего синтезировать
важнейший продукт химической промышленности – этилен. Развивается изучение
процессов термического и окислительных превращений ряда углеводородов ведущих
к синтезу непредельных соединений.
Большой круг проблем решен в области глубокого окисления органических
соединений. Эти процессы имеют большое значение в экологическом катализе, т.к. на
них основано устранение вредных выбросов предприятий, автотранспорта, разработка
новых типов каталитических обогревателей.
Многие разработки лаборатории нашли применение в промышленности. Так,
совместно с Институтом катализа СО РАН в цехе метанола Томского
нефтехимического комбината внедрён катализатор для устранения газов дыхания.
Переданы ряду заводов («Уралхимпласт» г. Нижний Тагил, «Карболит» г. ОреховоЗуево, «Азот» г. Северодонецк и другие) рекомендации по регулированию
производств, проведены промышленные испытания новых каталитических систем.
Широкий круг вопросов решён в плане становления в России нового производства по
синтезу глиоксаля каталитическим окислением этиленгликоля.
Получен патент на «Способ получения окиси этилена из метана по
двухстадийной схеме», отправлена заявка на способ получения многокомпонентного
катализатора глубокого окисления углеводородов и СО, готовятся к патентованию
материалы по способу синтеза глиоксаля парофазным каталитическим окислением
этиленгликоля.
Патенты
№ 2156246, 1 положительное решение по заявке.
Важнейшие публикации коллектива
Статьи – 54, в т.ч. в центральных журналах – 54.
1. Kurina L.N., Azarenko E.V., Vodyankina O.V. Coking the course of ethylene glycol to
glyoxal on a silver catalyst // Reaction Kinetics and Catalysis Letters. 1998. Vol. 63, № 2.
P. 355358.
2. Kurzina I.A., Kurina I.N., Galanov S.I., Galanov A.I. Interaction of methane and oxygen
with the surface of Li - Mn - O catalyst // Catalysis Today. 1998. Vol. 42, № 3. P. 263265.
3. Vodyankina O.V., Kurina L.N., Boronin A.I., Salanov A.N. Glyoxal Synthesis by Vapour Phase Ethylene Glycol Oxidation on a Silver and Copper Catalysts // Stud. Surf. Sci. Catal.
2000. V.130B. P.1775–1781.
4. Vodyankina O.V., Kurina L.N., Boronin A.I., Salanov A.N., Koscheev S.V., Yakushko V.T.
Physicochemical investigation of the copper and silver catalysts of the ethylene glycol
oxidation // J. Molec. Catal. 2000. Vol. 158, № 1. P. 381387.
5. Водянкин А.Ю., Курина Л.Н Влияние Fe2O3 на каталитическую активность и
термостабильность Zn-Cu-Co-содержащих оксидных систем // Кинетика и катализ.
1998. Т. 39, № 5, C. 713715.
6. Водянкина О.В., Курина Л.Н., Судакова Н.Н. Взаимодействие кислорода с
поверхностью серебра // Поверхность (химия, физика, механика). 1998. № 11. C. 107
110.
7. Водянкина О.В., Князев А.С., Воронова Г.А., Лускина С.А. и др. Нанесенные
серебряные катализаторы процесса парциального окисления этиленгликоля в
глиоксаль // Журнал физической химии. 2001. Т. 75, № 2. С. 234237.
8. Воронова Г.А., Водянкина О.В., Безруков Е.В. и др. Роль кислотных центров
поверхности серебряных катализаторов в парциальном окислении этиленгликоля //
Кинетика и катализ. 2003. Т. 44, № 4, С. 15.
9. Воронова Г.А., Водянкина О.В., Курина Л.Н., Судакова Н.Н. Взаимодействие
кислорода и этиленгликоля с поверхностью серебряных катализаторов // Журнал
физической химии. 2001. Т. 75, №1. С. 7578.
10. Кичапина Т.В., Князева Е.М., Шиляева Л.П., Курина Л.Н. Адсорбция углеводородов
на поверхности цеолитсодержащих катализаторов // Журнал физической химии. 2000.
Т. 74, № 7. С. 12831286.
11. Князев А.С., Боронин А.И., Водянкина О.В., Курина Л.Н. Воздействие реакционной
смеси на состояние поверхности серебряного катализатора // Кинетика и катализ.
2003. Т. 44, № 3. С. 16.
12. Кузнецова А.Г., Барбашин Я.Е., Куклина Н.В, Курина Л.Н., Плакидкин А.А. Две
формы ПУ на серебряном катализаторе окисления метанола и возможный механизм
их образования // Кинетика и катализ.1998. Т. 39, № 4. С. 583586.
13. Курзина И.А., Галанов С.И., Курина Л.Н. Кинетика взаимодействия метана и
кислорода с поверхностью оксидных Pb-Sn катализаторов // Журнал физической
химии. 2000. Т. 74, № 11. С. 20302033.
14. Курина Л.Н., Водянкин А.Ю. Влияние Fe2O3 на каталитическую активность и
термостабильность Zn-Cu-Co-содержащих оксидных систем // Кинетика и катализ.
1998. Т. 39, № 5. С. 713715.
15. С.И. Галанов, Л.Н. Курина, А.А. Давыдов, С.C. Новиков. Характер адсорбции СО2 и
каталитические свойства оловосодержащих систем в реакции окислительной
димеризации метана // Журнал физической химии. 2001. Т. 75, № 10. C. 1766–1770.
16. Самохвалова С.М., Водянкина О.В., Саланов А.Н. и др. Углеотложение при
парциальном окислении спиртов С2–С4 на поверхности серебряного катализатора //
Журнал физической химии. 2002. Т. 76, № 8. С. 14071411.
Участие в течение последних трех лет в
научно-технических программах
федеральных – 8:
ФЦП «Интеграция» (7),
НП «Университеты России» (1).
Победы в конкурсе грантов – 10:
Грант фирмы Халдор Топсё (1),
Гранты Сороса (2),
Грант Президента РФ (1),
Гранты фонда К.И. Замараева (3),
Грант нефтяной компании «ЮКОС» (1),
Грант Нефтеэнергобанка (1),
Грант Минобразования России (1).
Подготовка кадров высшей квалификации за последние девять лет
Всего аспирантов – 16, из других вузов – 6.
Всего докторантов – 5, из других вузов – 3.
Защит докторских – 2. Защит кандидатских – 10.
Общественное признание научно-педагогического коллектива
Медали и дипломы выставок, конференций и т.д.
Именные стипендии аспирантов:
Правительства РФ (Водянкина О.В.), фирмы «Халдор Топсе» (Воронова Г.А.),
Соросовского аспиранта (Воронова Г.А.), Правительства РФ (Князева А.А.), Фонда
К.И. Замараева (Князев А.С.).
Студентов:
стипендия фонда К.И. Замараева (Шмотин В.С.), премия фонда К.И. Замараева
за лучший доклад на МНСК-XXXVII (Князев А.С.), 9 дипломов 13-й степеней за
лучшие научные доклады на международных и всероссийских конференциях
молодых ученых.
Премии:
лауреат премии Нефтеэнергобанка (Курина Л.Н.), 1998,
лауреат премии администрации Томской области в сфере образования и науки
(Водянкина О.В.), 1996,
лауреат премии за лучшую научную работу молодых ученых ТГУ
(Водянкина О.В.), 1996,
лауреат премии за лучшую научную работу молодых ученых ТГУ
(Водянкина О.В.), 2000,
стипендия компании «ЮКОС» за высокие достижения в научной и
педагогической деятельности (Водянкина О.В.), 2000,
премия за лучшую научную работу молодых ученых Института химии нефти СО
РАН (Князев А.С.), 2000.
Членство в различных российских и зарубежных научных организациях
Курина Л.Н. – академик РАЕ.
Почетные звания
Курина Л.Н. – заслуженный деятель науки РФ, Соросовский профессор.
Связь с другими организациями
Российская академия наук
Институт катализа СО РАН (выполнение совместных хоздоговорных работ,
работ по международному гранту INTAS, работ по НП «Университеты России», ФЦП
«Интеграция» 20 лет).
Институт органической химии УрО РАН (выполнение совместных
хоздоговорных работ, работ по НП «Университеты России» 15 лет).
Институт химии нефти СО РАН (выполнение совместных работ по ФЦНТП
«Приоритетные направления развития науки и техники гражданского назначения»,
ФЦП «Интеграция» 15 лет).
Деятельность научно-педагогического коллектива в области
Создания новых учебных дисциплин
Методы исследования адсорбентов и катализаторов.
Математическое моделирование процессов адсорбции и катализа.
Материально-техническая база, имеющаяся в распоряжении коллектива
В распоряжении коллектива имеется комплекс экспериментальных установок,
позволяющий проводить изучение каталитических закономерностей и механизма
гетерогенно-каталитических реакций окисления, а также парк газовых хроматографов
для анализа газообразных и жидких продуктов реакций, ИК-спектрометр,
дериватограф.
Контактные адреса и телефоны
634050, Томск, пр.Ленина, 36.
Телефон (382-2)-426312, факс (382-2)-426195, E-mail: vodyankina_o@mail.ru