Чем занимается институт катализа
Институт катализа СО РАН
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Федеральный исследовательский центр «Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук» (Институт катализа СО РАН, ИК СО РАН) — один из крупнейших в мире научно-исследовательских центров в области катализа.
Показать полностью. Институт был основан в 1958 году.
Создателем и первым директором Института был академик Георгий Константинович Боресков, выдающийся ученый в области катализа и химической технологии.
Целью деятельности ИК СО РАН является получение и применение новых знаний об основных закономерностях строения и функционирования катализаторов и осуществления каталитических процессов.
Институт катализа СО РАН запись закреплена
Институт катализа СО РАН приглашает студентов для прохождения дипломной практики и выполнения курсовых работ, а также студентов 1-3 курсов для выполнения работ на базе института с возможностью трудоустройства.
Со списком возможных тем можно ознакомиться на сайте Института: http://catalysis.ru/block/index.php?ID=5&SECTION_..
Все интересующие вопросы можно задавать Нартовой Анне Владимировне по почте nartova@catalysis.ru или в WhatsApp +79139109536.
Институт катализа СО РАН запись закреплена
Зелёная экономика, экологическая безопасность и сохранение окружающей среды — это главные задачи всего человечества. Сокращая вредные выбросы промышленных производств и энергетических установок, мы сохраняем планету для нас и наших детей. Одним из направлений деятельности Института катализа СО РАН является разработка каталитических технологий для решения природоохранных задач 
Институт катализа СО РАН запись закреплена
Объединить команды, создающие установки «мегасайенс», — самый большой вызов программы развития синхротронно-нейтронных исследований в России 
Такой вывод сделал директор ЦКП «СКИФ» Института катализа СО РАН д.ф.-м.н. Евгений Левичев в рамках своего выступления на круглом столе «Исследовательская инфраструктура класса «мегасайенс», прошедшем в рамках Конгресса молодых ученых в Сочи.
Подробности в материале 
Институт катализа СО РАН запись закреплена
Водородные технологии — это, безусловно, актуальный тренд развития современной науки и энергетики. Они рассматриваются как один из приоритетов технологического развития России. Технологии призваны внести вклад в декарбонизацию мировой экономики и тем самым снизить антропогенное влияние на изменение климата. В Институте катализа СО РАН разрабатывается комплексный подход к водородному направлению 
Институт катализа СО РАН запись закреплена
Сотрудница Института катализа СО РАН Анна Куренкова на Конгрессе молодых ученых в Сочи представила технологию получения зеленого водорода из воды с помощью фотокатализа. Технология позволяет одновременно с высокочистым водородом синтезировать из растительной биомассы ценные органические соединения, такие как глюкоза и карбоновые кислоты. Эту разработку планируется развивать в создаваемом на базе Института катализа Центре компетенций НТИ по водородным технологиям.
Подробности в материале 
Институт катализа СО РАН запись закреплена
В рамках Конгресса молодых ученых, проходящего 8–10 декабря в Сочи, состоялся круглый стол, посвященный строительству Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» Института катализа СО РАН.
Подробности в материале
Институт катализа СО РАН запись закреплена
Делегация Новосибирской области во главе с губернатором работает в Сочи
Там проходит Конгресс молодых учёных — Андрей Травников провёл расширенное заседании комиссии Госсовета по науке.
Он отметил меры, которые принимают в регионах для развития страны. Большую поддержку в наше время получают проекты молодых исследователей.
Показать полностью. В вузах и научных институтах создают лаборатории, где учёные получают дополнительные возможности для воплощения своих идей. Особое внимание уделяют и развитию социальной, транспортной инфраструктуры, особенно в тех регионах, где реализуют крупные научные проекты. Как пример — новосибирский СКИФ, который возводят в Кольцово. Рядом запланировано строительство жилья для учёных, которые будут работать в этом центре коллективного пользования.
Проект СКИФ также представили в рамках конгресса. Круглый стол провёл руководитель Института катализа СО РАН, академик В.И. Бухтияров. На площадках в Сочи работают и делегации новосибирских вузов — НГУ и НГТУ. Они также представляют свои проекты.
Справка: Год науки и технологий, частью которого является Конгресс молодых ученых, направлен на вовлечение молодого поколения в научные проекты и процессы. Конгресс объединит представителей ведущих научных школ из разных регионов России, научных и образовательных организаций, органов власти, индустриальных партнеров, ярких лидеров отечественной науки, а также молодых ученых, победителей конкурсов грантов, студентов и школьников, которые добились значимых результатов в своих исследованиях.
Институт катализа СО РАН запись закреплена
Ученые Института катализа СО РАН предложили подход к синтезу катализаторов для приложений возобновляемой энергетики 
Ученые Института катализа СО РАН совместно с коллегами из Рурского университета (Германия) предложили способ получения высокоэффективных бифункциональных катализаторов для реакций электровосстановления кислорода и электроокисления воды с помощью комбинации наноструктурированных оксидов переходных металлов и углеродных нанотрубок.
Показать полностью. Такие реакции имеют большое значение для приложений альтернативной энергетики — обратимых топливных элементов и металл-воздушных батарей, и в перспективе разработка поможет усовершенствовать эти устройства. Исследование опубликовано в высокорейтинговом журнале ChemElectroChem (IF=4,590) и вынесено на его обложку.
«Комбинация наноструктурированных оксидов переходных металлов и углеродных материалов — многообещающий подход для получения недорогих, высокоэффективных и стабильных бифункциональных катализаторов для реакций электровосстановления кислорода (ORR) и электроокисления воды (OER). Эти реакции применяются в технологиях возобновляемых источников энергии — они протекают в обратимых топливных элементах и металл-воздушных батареях. Наша разработка позволит решить проблему медленной кинетики ORR/OER, которая затрудняет зарядку и разрядку устройств, и достичь высокой эффективности и обратимости реакций», — рассказала один из авторов, старший научный сотрудник Института катализа СО РАН, к.х.н. Мария Казакова.
Бифункциональные катализаторы — это системы, которые катализируют разные реакции общего химического процесса. Ученые улучшили показатель бифункциональной активности ORR/OER, разработав катализаторы на основе наночастиц смешанного оксида железа и кобальта (FeCoOx), нанесенных на многослойные углеродные нанотрубки (МУНТ). Основная стратегия заключалась в настройке свойств МУНТ с помощью легирования азотом в ходе их синтеза в присутствии аммиака и последующей окислительной функционализации.
«Результаты показали, что окислительная обработка помогла обеспечить точный контроль дисперсности и локализации наночастиц в структуре нанотрубок. В свою очередь оптимальная степень легирования азотом привела к увеличению бифункциональной активности за счет повышенной электропроводности, а также повышенной стабильности катализатора как в OER, так и в ORR», — пояснила Мария Казакова.
По словам Марии Казаковой, варьирование концентрации аммиака позволило управлять структурой, поверхностным химическим составом и дефектностью нанотрубок. Окислительная обработка позволила дополнительно настраивать текстурные характеристики и дефектность МУНТ, а также обеспечила гидрофильные свойства их поверхности, что способствовало увеличению дисперсности FeCoOx наночастиц.
https://catalysis.ru/news/detail.php?ID=40732
Институт катализа СО РАН: от фундаментальной науки – к коммерческому продукту
Для новосибирского Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН 2018 год стал особенным. В июне этому, по словам Председателя Сибирского отделения РАН академика В. Н. Пармона, «сильнейшему в стране институту физико-химического профиля и самому крупному по численности химическому институту в России» исполнилось 60 лет со дня образования, что было отмечено праздничными мероприятиями, на которые съехались гости со всего мира. А в апреле этого же года сотрудники института поздравляли с юбилеем и самого академика Пармона, который в течение 20 лет успешно руководил флагманом российского катализа. В интервью журналу «НАУКА из первых рук» нынешний директор ИК СО РАН, академик В. И. Бухтияров, рассказал о современных исследованиях на стыке наук, которые ведутся в институте, о перспективе отечественных катализаторов в российской нефтегазоперерабатывающей отрасли, а также о возможностях, которые откроет перед химиками-каталитиками строительство в Новосибирске установки класса «мегасайнс» – междисциплинарного центра синхротронного излучения «СКИФ»
Сегодня лишь 14 % выпускников школ выбирают для сдачи ЕГЭ химию. Такой слабый интерес к этой увлекательной науке во многом связан с тем, что химию в школе стали преподавать в меньшем объеме. Как правило, молодые люди выбирают химию своей специальностью и областью научных интересов лишь в тех случаях, когда ею занимается кто-то из родителей, либо если «повезло» с учителем химии, сумевшим увлечь учеников непростым предметом. Сам я отношусь ко второй категории: любовь к химии «привила» мне школьная учительница Лилия Михайловна Черноусова, благодаря которой я решил поступать на отделение химии факультета естественных наук Новосибирского государственного университета.
А вот выбор в пользу катализа делал уже самостоятельно. Студентам 2—3 курсов, которые приходят к нам на кафедру катализа и адсорбции НГУ, я всегда говорю, что если они до сих пор не определились, к чему больше лежит душа – к неорганической или органической химии, материаловедению или химии твердого тела, то пусть смело выбирают катализ – науку междисциплинарную. Именно эта возможность заниматься самыми разными областями химии во многом определила мой собственный выбор. А еще меня привлекла сама атмосфера в лаборатории металлических катализаторов, где занимались «наукой о поверхности» (surface science) и куда я попал на экскурсию третьекурсником. Это был чисто мужской коллектив, и работа с металлом показалась мне очень «мужской». Именно surface science и стала моей первой любовью в науке.
В мире катализа
Еще академик Г. К. Боресков, выдающийся химик и организатор нашего института, говорил, что катализаторы и реакционная среда – это единое целое. Реакционная среда «подстраивает» под себя катализатор, а катализатор, в свою очередь, меняет реакционную среду, трансформируя реагенты в продукты реакции. Поэтому, если изучать катализатор вне реакционной среды, нельзя получить полной картины процессов, происходящих на его поверхности в ходе реакции. Раньше, когда ученые только подбирались к изучению так называемых адсорбционных комплексов, т. е. собственно структуры поверхности и ее влияния на активацию реагентов химической реакции, исследования велись в высоком вакууме. Эта тенденция, начавшаяся в 1970-е гг., просуществовала вплоть до середины 1990-х гг. На рубеже столетий методы исследования в высоком вакууме начали сменяться методами, позволяющими изучать поверхность катализаторов уже непосредственно в ходе реакции.
Исследования in situ, т. е. в сам момент протекания химической реакции, представляют в наши дни одно из приоритетных направлений в катализе и часто используются в качестве обоснования при решении о развитии объектов мегасайнс, таких как источники синхротронного и нейтронного излучений. Именно поэтому Институт катализа принимает самое активное участие в продвижении проекта междисциплинарного центра синхротронного излучения «СКИФ», который будет построен в Новосибирске. Этот мощный источник синхротронного излучения позволит широко развивать физические методы, в том числе и поверхностно-чувствительные. То, что современный центр синхротронного излучения будет строиться у нас, увеличит престиж науки, «сделанной» в Сибири.
ПАРМОН Валентин Николаевич – действительный член Российской академии наук, д. х. н., научный руководитель Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН (Новосибирск), заведующий кафедрой физической химии факультета естественных наук Новосибирского государственного университета. Директор Института катализа им. Г. К. Борескова в 1995–2014 гг. Председатель СО РАН с 2017 г. Автор и соавтор более 800 научных работ, включая 7 монографий, 7 учебников для вузов и более 100 авторских свидетельств и патентов
Еще один мировой тренд на стыке наук – катализ в органической химии. Огромное количество материалов – продуктов малотоннажной или полимерной химии – сегодня используется в производстве и быту, делая более комфортной жизнь человека. Одежда, лекарства, домашние приборы, технические устройства – все это произведено с применением каталитических технологий. И этот перечень можно продолжать практически бесконечно.
Конечно, материалы малотоннажной химии можно производить как каталитическими, так и некаталитическими способами. Преимущество первого способа в том, что он позволяет «управлять» самой структурой производимых материалов, которая во многом и определяет их свойства. К примеру, с помощью катализаторов можно получить волокна сверхвысокомолекулярного полиэтилена высокой плотности. Бронежилеты из такого материала обеспечат эффективную защиту, при этом вес их существенно уменьшится.
Кроме того, использование катализаторов в органическом синтезе позволяет увеличить выход нужного вещества, что одновременно означает уменьшение выхода побочных, часто небезопасных продуктов. Недаром каталитический способ производства химической продукции входит в список 12 принципов «зеленой химии», которыми сегодня нужно руководствоваться при создании химических технологий. Существуют два вида катализа: гомогенный, когда катализатор и реагирующие вещества находятся в системе в одном фазовом состоянии (например, жидком), и гетерогенный, при котором катализатор находится в виде самостоятельной фазы. Задача нашего века для гетерогенного катализа, который является существенно более технологичным, чем гомогенный, – повышение селективности каталитических реакций, что позволит уменьшить производство побочных, зачастую ненужных и даже вредных веществ.
Как известно, запасы нефти Западной Сибири истощаются, поэтому в будущем большую роль будут играть восточносибирские месторождения, нефть из которых имеет другой состав. Появляются новые задачи, в том числе и перед химиками-каталитиками.
Это связано с тем, что в современной нефтепереработке и нефтехимии 90 % технологий – каталитические. Сырая нефть, прежде чем стать пригодной, к примеру, для заправки автомобиля, разгоняется на отдельные фракции – бензиновые или дизельные. Суть этой перегонки – удаление тяжелых углеводородов, после которого октановое число бензиновой фракции доходит до 60. Чтобы повысить октановое число до 92 или 95, необходимо перестроить скелет углеводородных молекул, полученных из нефти. Для этого используются такие процессы, как реформинг, изомеризация, алкилирование. Все эти процессы, а также крекинг, в результате которого происходит деление длинноцепочечных углеводородов на более короткие, работают на основе катализаторов. Кстати, первые работы по каталитическому крекингу были начаты еще более полувека назад выдающимся российским химиком В. Н. Ипатьевым.
Другой пример активного использования каталитических технологий – процессы защиты окружающей среды. Сегодня, чтобы уменьшить вредное воздействие на окружающую среду, европейские стандарты строго регулируют содержание вредных веществ в выхлопных газах автомобильных двигателей, и стандарты эти постоянно ужесточаются. Соответственно постоянно идет поиск новых катализаторов для нейтрализации выхлопных газов и технологических подходов к нефтепереработке с целью получения экологичного топлива. Если мы не будем этим заниматься, то наши производственники будут вынуждены использовать импортные катализаторы и технологии, как это повсеместно сейчас и происходит.
За последние 10—15 лет импортная составляющая в отрасли, где используются катализаторы, значительно выросла по сравнению с советскими временами, когда в промышленности использовались только отечественные катализаторы. К примеру, некоторые процессы нефтеперерабатывающей отрасли, начиная с 1990-х гг. и до настоящего времени, работают практически только на импортных катализаторах. Еще один грустный пример: в 2018 г. наша страна будет полностью закупать за рубежом катализаторы полимеризации, которые используются при производстве всех полиолефинов, включая такие многотоннажные, как полиэтилен и полипропилен. Связано это с тем, что весь мир переходит на более экологичные бесфталатные катализаторы, которые промышленно у нас пока не производят, хотя отечественные разработки в этой области существуют.
Что же касается крекинга, то здесь ситуация лучше: почти 80 % всех катализаторов, которые используются для этих процессов, отечественного производства. И это благодаря тому, что омский Институт проблем переработки углеводорода (ИППУ) СО РАН вместе с Омским нефтеперерабатывающим заводом, входящим сегодня в структуру «Газпром нефти», постоянно занимаются усовершенствованием этих катализаторов. В целом же «вилка» по импортозамещению катализаторов сегодня широка: от 0 до 100 % в зависимости от области применения.
Кстати, помимо нефти и газа, есть и возобновляемые источники энергии: от древесины до быстрорастущего многолетнего злака мискантуса, набирающего популярность в научном мире. Переработка такого сырья – также очень важное направление в катализе, и работать с ним проще и эффективнее, чем с нефтяным.
Партнер – ключ к внедрению
Еще не так давно коммерческие компании в России вообще не интересовались работами НИИ, их пугал долгий путь от разработки до практического внедрения. Сейчас эта связь между академическими институтами и промышленниками, потерянная с развалом СССР, начинает восстанавливаться.
Но сам процесс внедрения действительно требует больших усилий и ресурсов, в том числе финансовых. Даже наш немаленький институт не может с этим справиться в одиночку. Поэтому в этот процесс обязательно должны быть вовлечены отраслевые институты и инжиниринговые компании. Другим решением проблемы может быть взаимодействие с крупным отечественным бизнесом. Год назад мы подписали соглашение о сотрудничестве с российской компанией «Газпром нефть» – действительно инновационной компанией, которая совместно с учеными пытается превратить отечественные фундаментальные разработки в реальный коммерческий продукт. Это сотрудничество уже дало свои плоды. Так, компания «Газпром нефть» приняла решение о строительстве к 2020 г. в Омске завода, где планируется ежегодно производить более 21 тыс. тонн катализаторов для нефтегазовой отрасли на базе разработок ИК и ИППУ СО РАН.
В 2018 г. вместе с коллегами с предприятия «Экоальянс», созданного на базе завода автомобильных катализаторов «УЭХК» в Новоуральске (Свердловская обл.), и коллегами из Уральского федерального университета мы выиграли очень крупный проект Министерства образования и науки, посвященный исследованию и производству катализаторов дожигания нового поколения. Такие катализаторы способствуют утилизации угарного газа и окиси азота, дожигая несгоревшие углеводороды до углекислого газа и воды.
Мы внимательно следим и за тенденциями в области преобразования солнечной энергии в химическую. Сегодня энергетика, основанная на возобновляемой «зеленой» энергии, очень актуальна. Снова одна из главных проблем, которая до конца не проработана, – неравномерность поступления такой энергии – может быть решена каталитически. Нужно организовать процесс «собирания» и запасания такой энергии в солнечные дни для ее последующего расходования ночью или в пасмурные дни. Можно это сделать в виде энергии химических связей, чтобы потом, при пиковых нагрузках, тратить. Наш институт совместно с московским Институтом нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН и Московским физико-техническим институтом недавно выиграл грант на реализацию проекта по запасанию солнечной энергии через цикл каталитического гидрирования-дегидрирования.
Да будет «СКИФ»!
В чем важность специализированного источника синхротронного излучения, который будет построен в новосибирском Академгородке? Строго говоря, подобный центр здесь существует уже более 30 лет – это рабочие станции на электрон-позитронных накопителях ВЭПП‑3 и ВЭПП‑4 в Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН. Хотя в первую очередь они предназначены для фундаментальных работ физиков-ядерщиков, ученые из других институтов Сибирского отделения могут использовать создаваемое при движении электронов по круговой орбите синхротронное излучение для своих исследований.
Правда, существует и другой способ поработать с СИ – написать заявку в один из международных центров во Франции, Германии, Японии или Корее. В СО РАН уже давно сформировался своего рода «пользовательский клуб СИ», члены которого постоянно выезжают за границу для подобной работы. С точки зрения международного сотрудничества это плюс, минус же состоит в том, что все поданные заявки конкурируют между собой. К примеру, наша лаборатория получает одобрение только на каждую четвертую заявку, а это значит, что мы теряем время.
Преимущества появления в России современных источников СИ очевидны, как и выбор Академгородка под Новосибирском в качестве плацдарма – где еще, если не здесь? Ведь рядом есть знаменитый на весь мир ИЯФ СО РАН с его огромным опытом в создании оборудования для источников синхротронного излучения. Кстати говоря, «ияфовские» компоненты в подобном оборудовании стоят по всему миру. Как говорят наши немецкие коллеги, оборудование, поступающее из ИЯФ, можно просто ставить и сразу начинать работу, тогда как даже немецкое оборудование приходится еще доводить «до ума». Было бы неразумно не воспользоваться имеющимися возможностями.
Важно и то, что интерес к СИ у наших ученых высок. Это значит, что мы сможем не только реализовать проект физически, но и обеспечить рабочие станции опытными пользователями – осознанное строительство и осознанная эксплуатация. Я уверен, что новосибирский Академгородок – это единственное место в России, где строительство междисциплинарного центра СИ будет быстрым и качественным. Так думаю не только я: именно благодаря консолидированной позиции ученые СО РАН смогли получить от президента РФ одобрение проекта.
На праздновании 60-летия института ко мне подходили коллеги из Москвы, Санкт-Петербурга, Германии, предлагали свою помощь в экспертизе этого проекта, его реализации. Такой интерес отечественных и зарубежных ученых к нашему проекту еще раз доказывает важность создания нового центра коллективного пользования СИ как части мировой научной инфраструктуры.
Белашева И. П. Глобальная энергия. Книга о людях, изменивших мир. М.: Эдитус, 2017. С. 309–318.
Боресков Г. К. Гетерогенный катализ. М.: Наука, 1986. 304 с.