С 29 июня по 2 июля 2009 года в Доме Ученых Новосибирского Академгородка состоялась VIII Международная конференция “Механизмы каталитических реакций”,посвящённая 70-й годовщине со дня рождения академика К.И. Замараева.

Академик Кирилл Ильич Замараев (1939-1996) был выдающимся специалистом в области физической химии и катализа, широко известным как в России, так и за рубежом благодаря своим исследованиям механизмов каталитических реакций на молекулярном уровне. С 1984 по 1995 годы К.И. Замараев возглавлял Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН. Академик К.И. Замараев был президентом Международного союза чистой и прикладной Химии (IUPAC), принимал активное участие в создании Европейской федерации каталитических обществ (EFCATS). Именно поэтому организаторы VIII конференции “Механизмы каталитических реакций” получили право использовать почетный логотип EFCATS.

Конференция была организована Институтом катализа им. Г.К. Борескова СО РАН при содействии Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова под эгидой Европейской федерации каталитических обществ. Финансовая поддержка конференции со стороны Российского фонда фундаментальных исследований и Федерального агентства по науке и инновациям позволила провести конференцию на высоком научно-организационном уровне.

Ранее всесоюзные и российские конференции “Механизмы каталитических реакций” проводились в Москве (1974, 1979, 1986, 1990, 2002 гг.), в Новосибирске (1982 г.) и в Санкт-Петербурге (2006 г). Впервые VIII конференция прошла в статусе международной с использованием английского в качестве рабочего языка в соответствии со специальным решением Российского Оргкомитета предыдущей VII конференции. Этот опыт показал, что решение об изменении формата конференции с российского на международный было правильным: в результате удалось привлечь более широкий круг специалистов с мировым именем из многих зарубежных стран.

В конференции участвовало около 250 ученых из 19 стран мира: России, Америки, Франции, Италии, Польши, Германии, Дании, Финляндии, Болгарии, Нидерландов, Англии, Турции, Швейцарии, Японии, Китая, Израиля, Казахстана, Украины и Азербайджана. Россию представляли около 180 участников из академических институтов и ВУЗов из 16 городов. Среди зарубежных участников самой солидной предстала Польская делегация – 15 специалистов.

Конференций по механизмам каталитических реакций с такой всеохватывающей тематикой в мире не проводится. Как правило, данному направлению посвящаются лишь небольшие секции на крупных химических форумах. Научная программа конференции 2009 года включала 5 пленарных приглашенных лекций, 18 приглашенных ключевых лекций, 32 устных сообщения по 20 минут и 39 устных сообщений по 10 минут. Доклады освещали наиболее значимые достижения последних лет в рамках трёх параллельных секций:
I. Механизмы гомогенного и гетерогенного катализа на молекулярном уровне;
II. Применение физических методов для изучения механизмов гетерогенных и гомогенных каталитических реакций;
III. Теория и квантово-механические исследования в катализе. Биомиметический катализ и фотокатализ.

В научную программу конференции были также включены 38 устных 10-минутных докладов молодых учёных и около 120 стендовых докладов.

В рамках конференции состоялось заседание Научного совета по катализу ОХНМ РАН, на котором обсуждались организационные вопросы создания Межрегиональной общественной организации “Российское каталитическое общество”. Прошли дискуссии за Круглым столом Российского фонда фундаментальных исследований по теме “РФФИ на пути к инновациям”.

Конференцию открыл академик В.Н. Пармон сообщением, посвящённым 70-ой годовщине со дня рождения академика Кирилла Ильича Замараева, в котором были отмечены основные вехи научно-организационной деятельности этого выдающегося учёного.

Научная программа Конференции открылась пленарной лекцией М. Бохмана (M. Bochmann, University of East Anglia, Norwich, UK), посвящённой изучению механизмов каталитического действия одноцентровых катализаторов полимеризации олефинов. С использованием хорошо охарактеризованных активаторов и комплексов металлов четвёртой группы усилиями большого числа исследователей удалось детально охарактеризовать строение присутствующих в каталитической системе интермедиатов, в том числе комплексов, в которых в качестве одного из лигандов выступает полимерная цепь, получить детальную информацию о механизме полимеризации и об основных факторах, определяющих полимеризационную активность конкретных каталитических систем. Такое полное представление о механизме катализа позволило создать катализаторы полимеризации с ранее недостижимым уровнем каталитической активности и стереоселективности.

В пленарной лекции А.Г. Степанов (Институт катализа СО РАН, Новосибирск, Россия) продемонстрировал результаты развития и адекватного применения ЯМР спектроскопии твёрдого тела, что позволяет в ряде случаев получить детальную информацию о механизмах превращения углеводородов на твёрдых кислотных катализаторах, рассказал о сложных процессах диффузии углеводородов в порах цеолитов, о процессах зауглероживания активных центров. Такая информация оказывается не менее детальной, чем информация, полученная при исследовании гомогенных кислотных катализаторов. Было доложено о недавно установленном механизме совместной ароматизации метана и высших алканов.

М. Штеррер (M. Sterrer, Fritz-Haber-Institute der Max-Panck-Gesellschaft, Berlin, Germany) посвятил свою пленарную лекцию изучению широким комплексом физических методов модельных систем на основе плёнок кристаллических оксидов с нанесёнными на них наночастицами металлов. Структура данных модельных систем, их морфология и адсорбционные свойства были соотнесены с их реакционной способностью в различных реакциях, таких как гидрирование алкенов на наночастицах палладия, окисление метанола на нанесённом ванадии, окисление углеводородов на наночастицах золота.

В.И. Бухтияров (Институт катализа СО РАН, Новосибирск, Россия) в пленарной лекции рассказал о применении рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) для исследования гетерогенных каталитических реакций. Основной акцент был сделан на исследованиях в условиях, приближающихся к условиям реальных каталитических реакций (высокие давления реагентов). Автором были рассмотрены условия организации эксперимента, при которых возможно корректное сопоставление данных о свойствах поверхностных частиц, полученных из XPS-спектров, с каталитическими свойствами поверхности. Разрабатываемый подход был использован при изучении таких реакций, как эпоксидирование этилена на серебряных катализаторах, селективное окисление метанола на медных и ванадиевых катализаторах. В этих экспериментах анализировались как химический состав поверхности и строение поверхностных частиц, так и изменение химического состава поверхности в ходе каталитической реакции. Полученные данные были использованы при обсуждении механизма рассматриваемых каталитических реакций.

Н. Рёш N. Rösch, Technical University of Munich, Germany) посвятил пленарную лекцию DFT-расчётам кластеров и небольших частиц металлов, моделирующих катализаторы гидрирования и дегидрирования углеводородов. Обсуждались структурные и энергетические свойства кластеров металлов различной ядерности, таких как Rh₆ и Ir₄. В лекции обсуждался механизм активации молекулярного водорода на серебряных катализаторах. Данная задача возникла недавно в связи с обнаруженной способностью серебряных катализаторов катализировать региоселективное гидрирование ненасыщенных альдегидов в ненасыщенные спирты.

Сессию ключевых приглашенных лекций открыла И.И. Иванова (МГУ им. Ломоносова, Москва, Россия), которая представила результаты изучения механизма ароматизации лёгких алканов рядом физических методов, таких как ИК, ЯМР, газовая хроматография, масс-спектрометрия и термогравиметрия. Показано, что метод ЯМР ¹³С позволяет регистрировать на поверхности цинксодержащих гетерогенных катализаторов фрагменты Zn-метил, Zn-этил, Zn-пропил, возникающие при взаимодействии катализатора с алканами. При этом методом ЯМР ¹Н удаётся наблюдать превращение ZnO в ZnOH. На основе этих данных сделано предположение о том, что активация алканов на поверхности цинксодержащих катализаторов происходит в результате диссоциативной адсорбции. В случае метана такая адсорбция приводит к слишком прочно связанным поверхностным частицам, что дезактивирует катализатор. Обсуждалась роль карбанионных частиц, как возможных предшественников кокса, дезактивирующего катализатор.

В лекции К.П. Брылякова (Институт катализа СО РАН, Новосибирск, Россия) были представлены данные о строении ионных пар, возникающих в трёх типах каталитических систем на основе бис(феноксииминовых) комплексов титана и циркония; бис(иминопиридиновых) комплексов железа, а также комплексов гафния с инденильными и флуоринильными лигандами. В ряде случаев удалось установить взаимосвязь между строением и превращениями исследуемых ионных пар, их каталитической активностью и свойствами получаемых полимеров.

В лекции Л. Палмизано (L. Palmisano, University of Palermo, Italy) был рассмотрен ряд аспектов применения гетерогенного фотокатализа для селективного окисления ряда органических соединений в воде. Рассмотрены такие реакции как окисление углеводородов, гидроксилирование ароматических соединений, циклизация аминокислот, функционализация гетероциклических соединений.

В лекции А. Кноп-Герике (A. Knop-Gericke, Fritz-Haber-Institute der Max-Panck-Gesellschaft, Berlin, Germany) показано, что увеличение селективности PdGa интерметаллических соединений по сравнению с чистым палладием обусловлено сильной модификацией электронных состояний интерметаллида по сравнению с чистым палладием. Кроме того, для PdGa интерметаллических соединений подавлены процессы сегрегации и приповерхностная химия с участием атомов С и Н, характерная для чистого палладия. Эти факторы обусловливают высокую стабильность и селективность PdGa интерметаллических соединений в процессе селективного гидрирования ацетилена.

Лекция Ф. Бесенбахера (F. Besenbacher, University of Aarhus, Denmark) была посвящена применению сканирующей туннельной микроскопии (STM) к исследованию объектов, интересных для катализа. Так, были продемонстрированы уникальные возможности STM для изучения процессов диффузии, агломерации нанокластеров на поверхности оксидов, идентификации новых наноструктур с новыми каталитическими свойствами. На ряде примеров было показано, каким образом исследования на атомном уровне могут способствовать созданию улучшенных катализаторов.

Лекция Ф. Соте (Ph. Sautet, Institute of Chemistry, Lyon, France) была посвящена исследованию природы активных центров процессов каталитического гидрирования в присутствии комплексов переходных металлов методами квантовой химии (DFT-расчёты) и методом XPS. Особое внимание уделено тому, каким образом модификация поверхности может влиять на селективность гидрирования. Один из путей модификации поверхности - образование тонкого карбидоподобного слоя на поверхности палладия в ходе гидрирования алкинов. Эта палладий-углеродная поверхностная фаза сильно влияет на селективность процессов гидрирования.

В лекции П.Е. Стрижака (Институт физической химии им. Писаржевского, Киев, Украина) на ряде модельных примеров рассмотрена взаимосвязь между скоростью каталитической реакции и фрактальным размером поверхности катализатора. По мнению автора, данный подход может быть полезен для более адекватного описания размерных эффектов в гетерогенном катализе. Рассмотрен также другой подход, основанный на квантово-механическом описании электронной структуры активного центра. Применимость рассмотренных подходов иллюстрировалась на примере реакции окисления СО, гидрирования СО и СО₂, кетонов и нитрилов.

В лекции Ж.-М. Эрмана (J.-M. Herrmann, Institute of Researches on Catalysis and Environment, Lyon, France) рассмотрены перспективы применения фотокатализа для очистки воздуха от органических загрязнителей: пестицидов, гербицидов, красителей, для удаления запахов, дезинфекции.

В лекции А.В. Воронцова (Институт катализа СО РАН, Новосибирск, Россия) рассмотрены результаты систематического исследования продуктов и кинетики фотоокисления сравнительно простых органических молекул и сложных серо- и фосфорсодержащих органических соединений. В качестве фотокатализаторов использовались диоксид титана и диоксид титана, модифицированный платиной. Обсуждались обнаруженные корреляции между спектрами диффузного отражения фотокатализаторов, удельной площадью поверхности, зарядовым состоянием модификатора и каталитической активностью. Рассмотрены результаты фотоокисления с использованием добавок Н₂О₂ в газовую фазу.

В первой части лекции К.Л. Хилла (С.L. Hill, Emory University, USA) представлены результаты исследования первого гомогенного катализатора окисления воды Rb₈K₂[{Ru₄O₄(OH)₂(H₂O)₄}(g-SiW₁₀O₃₆)₂]. Вторая часть лекции была посвящена исследованию реакционной способности оксокомплексов благородных металлов Pt, Pd, Au и Ir. Эти комплексы давно предполагались в качестве интермедиатов каталитических процессов, протекающих в катодах топливных элементов и на поверхности ряда нанесённых катализаторов автомобильных дожигателей. И только недавно такие комплексы были синтезированы и надёжно охарактеризованы различными физическими методами.

В лекции А.М. Хенкина (A. M. Khenkin, Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel) рассмотрены два класса реакций, катализируемых полиоксометаллатами: окисление молекулярным кислородом алкилароматических соедниений, первичных спиртов и диолов и окисление акенов системой P₂W₁₇Mn^III/F₅PhI(TFAc)₂. Во второй каталитической системе удалось зафиксировать оксокомплексы марганца(V), ответственные за селективное эпоксидирование.

Лекция А.T. Белла (A.T. Bell, University of California, Berkeley, USA) проиллюстрировала, каким образом теория и эксперимент могут взаимно дополнять друг друга при изучении механизма ряда важных каталитических реакций, таких как крекинг алканов и карбонилирование диметоксиметана в моноэтиленгликоль на различных цеолитах.

В лекции Х. Джоби (H. Jobic, Institut de Recherches sur la Catalyse et l‘Environnement, Lyon, France) продемонстрированы возможности метода нейтронного рассеяния для изучения процессов диффузии органических молекул в различных пористых системах. Показано, что занижение коэффициентов диффузии, полученных методом ЯМР, по сравнению с данными нейтронного рассеяния обусловлено тем, что первый метод даёт усреднённый коэффициент диффузии в микрокристаллах цеолита и в пространстве между ними, тогда как второй даёт коэффициент диффузии внутри микрокристалла.

В лекции А. Маччиони (A. Macchioni, University of Perugia, Italy) на ряде интересных примеров проиллюстрированы возможности использования межмолекулярного ядерного эффекта Оверхаузера для определения взаимной ориентации различных фрагментов сложных каталитических систем. В качестве объектов исследования рассмотрены пост-металлоценовые катализаторы полимеризации и катионные комплексы золота(I).

В лекции Э. Родунера (E. Roduner, University of Stuttgart, Germany) были представлены результаты изучения процесса превращения бензола в фенол на медьсодержащих цеолитах. Использование таких методов, как FTIR, EPR, EXAFS в сочетании с анализом продуктов позволило представить достаточно обоснованную схему механизма реакции. Опираясь на полученные данные о механизме, автор наметил возможные пути модификации катализатора, которые могут улучшить его эффективность.

В лекции Е. Локтевой (МГУ им. Ломоносова, Москва, Россия) рассматривалось применение каталитического гидродехлорирования для утилизации широкого спектра хлорсодержащих молекул. Основное внимание было уделено следующим каталитическим системам: биметаллические системы на основе Co, Fe, Ni и Pd, нанесённые на ультрадисперсные алмазы; Ni и Pd системы, нанесённые на двойные оксиды; Ni и Pd системы, нанесённые на углеродные и оксидные носители, приготовленные методом лазерного электродиспергирования и левитационного плавления металла.

В лекции В. Островского (Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова, Москва) были представлены результаты измерения каталитической активности Cr₂O₃ в реакции дегидрирования С₃Н_8. Эти данные сопоставлялись с данными по теплоте адсорбции Н₂, О₂ и СО₂. Совокупность полученных данных продемонстрировала согласие с правилом Борескова о влиянии реакционной среды на активность катализатора.

В лекции Ж. Фресара (J. Fraissard, University of P. and M. Curie, Paris, France) рассмотрено применение методики ЯМР с очень тонкой детектирующей катушкой для изучения процессов диффузии газов в цеолит.

На Первой секции “Механизмы гомогенного и гетерогенного катализа на молекулярном уровне” среди устных 20 мин. докладов следует отметить:

Доклад А.Ю. Костровой (Санкт-Петербургский филиал Института катализа СО РАН, Санкт-Петербург, Россия), в котором рассмотрены механизмы полимеризации олефинов в присутствии различных пост-металлоценовых катализаторов; синтезирован новый класс биядерных бис(феноксииминовых) комплексов, который проявил повышенную термостабильность и активность.

О.А. Холдеева (Институт катализа СО РАН, Новосибирск, Россия) доложила об исследовании каталитических свойств недавно синтезированного немецкими коллегами полиоксометаллата [Ti₂(OH)₂As₂W₁₉O₆₇(H₂O]^8-, показала, что данный комплекс обладает уникальной каталитической активностью, в оптимальных условиях селективность в эпоксидировании алкенов и окислении сульфидов пероксидом водорода близка к 100%.
Г. Шульц (H. Schulz, University of Karlsruhe, Germany) систематизировал сложные процессы, протекающие в процессе синтеза Фишера-Тропша, интерес к этим реакциям в последние годы в мире заметно рос в связи с резкими колебаниями цен на энергоносители.
А.Н. Старцев (Институт катализа СО РАН, Новосибирск, Россия) представил концепцию кислотно-основного катализа, в рамках которой рассматриваются механизм действия сульфидных катализаторов гидроочистки и детальное строение активного компонента этих катализаторов, в структуре которого находится окклюдированный водород. Окислительное присоединение водорода к активному атому металла создает необычно высокие его степени окисления (Ni^IV и Сo^III) с d⁶- электронной конфигурацией. Именно эти ионы металлов являются льюисовскими кислотными центрами, на которых и происходит активация S-содержащей молекулы.

На Второй секции “Применение физических методов для изучения механизмов гетерогенных и гомогенных каталитических реакций” наиболее интересные результаты были представлены следующими авторами:

М.В. Цодиков (Институт нефтехимического синтеза РАН, Москва, Россия) доложил об изучении восстановительной дегидратации спиртов на наноструктурирванных полиметаллических катализаторах.
И.Р. Субботина (Институт органической химии РАН, Москва, Россия) рассказала о новом подходе к изучению активации химических связей в адсорбированных углеводородах, основанном на изучении интенсивности линий в ИК-спектрах вследствие их поляризации.
С.А. Яшник (Институт катализа СО РАН, Новосибирск, Россия) представила данные об изучении электронного состояния ионов Cu в цеолитах с помощью УФ спектроскопии диффузного отражения при адсорбции NO и обнаружила образование димера N₂O₄ с короткой связью N-N.
И. Ставицкий (E. Stavitski, Utrecht University, The Netherlands) рассказал о результатах изучения конверсии тиофена на кислотных цеолитах с помощью многофункциональной микро-спектроскопии.
В.В. Каичев (Институт катализа СО РАН, Новосибирск, Россия) доложил об изучении природы явления осцилляций скорости окисления пропана на никеле комплексом взаимодополняющих методов, в том числе in situ РФЭС в сочетании с масс-спектрометрическим и газо-хроматографическим анализом продуктов реакции.
Х. Идрис (H. Idriss, University of Aberdeen, UK) представил результаты исследования получения водорода при риформинге этанола на нанокластерах Rh-Pd/CeO₂.
Т. Маницки (T. Maniecki, Technical University of Lodz, Poland) рассказал о термостабильности оксидных алюмо-хромовых систем.

В рамках Третьей секции “Теория и квантово-механические исследования в катализе” следует отметить результаты:

В.И. Елохин (Институт катализа СО РАН, Новосибирск) представил стохастическую модель окисления СО на наночастицах палладия.
Х. Христенсен (C.H. Christensen, Haldor Topsoe A/S, Denmark) продемонстрировал возможность использования расчетных методов DFT поверхностных реакций для создания промышленных реакторов.
В.В. Быков (V. Bykov, Karlsruhe University, Germany) рассказал о математическом моделировании сложных каталитических систем.
Д.Ю. Мурзин (D. Murzin, Abo Akademi University, Turku, Finland) провел термодинамический анализ влияния размера наночастиц на каталитическую кинетику.
И.В. Юданов (Институт катализа СО РАН, Новосибирск) рассказал об изучении механизма реакции гидрирования акролеина на серебре методом DFT.
В.С. Музыкантов (Институт катализа СО РАН, Новосибирск) использовал изотопный кинетический эффект для изучения механизма обмена в многоатомных молекулах.

В секции “Биомиметический катализ и фотокатализ” заметный интерес вызвали доклады:

А.И. Кокорин (Институт химической физики РАН, Москва, Россия) доложил об изучении методом ЭПР фотокатализаторов Fe-TiO₂.
Б.Н. Кузнецов (Институт химии и химической технологии СО РАН, Красноярск, Россия) рассказал о процессе окислительной делигнификации древесины на катализаторе TiO₂ под воздействием УФ-облучения.
Т.С. Джабиев (Институт проблем химической физики, Черноголовка, Россия) доложил о многоэлектронном окислении воды в процессе фотосинтеза.
Е.Г. Чепайкин (Институт структурной макрокинетики и науки о материалах, Черноголовка, Россия) представил результаты биомиметического окисления алканов на металлических катализаторах в гомогенной среде.
М.П. Федотова (Томский государственный университет, Томск, Россия) доложила об использовании катализаторов Au/TiO₂-SiO₂ в процессе фотокаталитической очистки воды. Доклад М. Хусейна (M. Hussain, Politecnico di Torino, Italy) был посвящен фотокаталитическому разложению этилена на наночастицах TiO₂.

Весьма плодотворно проходили заседания секции молодых ученых, на которой было представлено 38 устных 10-минутных сообщений. В программу секции, помимо российских, были включены сообщения молодых ученых из Польши, Германии, Франции, Швейцарии, Болгарии, Украины и Азербайджана. Наиболее широко были представлены работы молодых ученых Института катализа СО РАН – 22 доклада и Технического университета г. Лодзи (Польша) – 6 докладов. Много докладов было посвящено изучению механизмов реакций окисления СО, метанола и углеводородов на катализаторах различной природы. Уже сама возможность выступить аспирантам, студентам и молодым преподавателям с устными докладами и принять участие в дискуссиях наравне с маститыми учеными, несомненно, способствует повышению квалификации молодых ученых.

Специальными Дипломами Международного оргкомитета конференции были отмечены 5 лучших докладов, выполненных молодыми участниками:

1. Д. Иванов (Институт катализа СО РАН, Новосибирск, Россия) “Влияние мобильности кислорода в смешанных оксидах La-Sr-Mn-O на их активность в сжигании метана и высокотемпературном разложении N₂O”;

2. А. Мишалак (Agnieszka Michalak, Institute of General and Ecological Chemistry, Lodz, Poland) “Низкотемпературное окисление СО на кобальтовых катализаторах”;

3. А. Алуи (Asma Aloui, Chemical Process Engineering Laboratory – LGPC, Lyon, France) “Кинетическое и теоретическое изучение асимметрического гидрирования метакрилата с помощью Rh (I)/(R, R)-Me-BPE”;

4. И. Гришин (Нижегородский университет, Нижний Новгород, Россия) “Катализ радикальной полимеризации карборановыми комплексами рутения: механизм и его особенности”;

5. К. Баволак (Katarzyna Bawolak, Technical University of Lodz, Poland) “Au-Cu/Al₃CrO₆ катализатор для синтеза метанола”.

Следует отметить, что стендовые доклады собрали большую аудиторию заинтересованных участников и сопровождались активными дискуссиями. Большинство докладов были выполнены на высоком методическом уровне с применением широкого спектра современных методов исследований.

Анализ всех представленных докладов на конференции показал, что фундаментальные работы по исследованию механизмов каталитических реакций приобретают актуальную инновационную направленность. Всё большее внимание уделяется исследованию наноструктурных катализаторов, попыткам установления связей структура - каталитическая активность и структура - селективность. Авторы ряда представленных сообщений стремятся не только к получению более полных данных о механизме каталитического процесса, но и к тому, чтобы использовать полученные знания для поиска новых улучшенных катализаторов. Такой подход, например, продемонстрирован в лекциях М. Бохмана, К.П. Брылякова и А.В. Воронцова. Так, в работах М. Бохмана и К.П. Брылякова установлено, что низкая эффективность МАО, как активатора катализаторов полимеризации на основе комплексов гафния, обусловлена образованием прочных комплексов между катализатором и триметилалюминием (ТМА), входящим в состав МАО. В этом году группа итальянских учёных под руководством V. Busico показала, что уменьшение содержания ТМА в МАО делает последний эффективным активатором для катализаторов полимеризации на основе комплексов гафния. Таким образом, результаты детального исследования механизма уже находят и практическое использование. В работах группы А.В. Воронцова полученные фундаментальные знания о факторах, определяющих фотокаталитическую активность TiO₂ в разложении органических загрязнителей, оперативно используются при создании компактных устройств для очистки воздуха в бытовых помещениях.

Ряд представленных работ проливает свет на ранее неясные детали механизма важных каталитических реакций. Так, в лекции А Г. Степанова показано, что при совместной ароматизации метана и лёгких алканов на цинксодержащих цеолитах на первом этапе протекает ароматизация лёгких алканов, а затем встраивание метана в ароматическое кольцо. В лекции К. Хилла представлены результаты по синтезу и изучению оксокомплексов благородных металлов, образование которых ранее только предполагалось в процессе работы автомобильных дожигателей и катодов топливных элементов. В лекции К.П. Брылякова установлена причина, по которой гафниевые катализаторы полимеризации плохо активируются традиционным для комплексов циркония и титана активатором – МАО и выявлена природа активных центров полимеризации катализаторов на основе бис(иминопиридиновых) комплексов железа. В лекции Э. Родунера представлена экспериментально обоснованная схема окисления бензола в фенол на медьсодержащих цеолитах. В лекциях А. Маккиони и сотрудников группы И.В. Коптюга даны яркие примеры использования современных методик двумерного ЯМР и ЯМР–томографии для изучения гомогенного и гетерогенного катализа. В лекциях В. И. Бухтиярова, Ф. Бессенбахера, М. Штеррера, А. Кноп-Герике продемонстрированы новые возможности современных методов исследования структуры поверхности и кинетики протекающих на поверхности реакций для более детального понимания механизмов гетерогенных каталитических процессов.

Значительная часть сообщений была посвящена горячим точкам современной химии, таким как уничтожение и утилизация различных загрязнений, “зелёной” химии, исследованию катализаторов на основе соединений золота. Среди работ в этой области значительный интерес вызвали работы Е. С. Локтевой и П. Маки-Арвела.

Несмотря на напряженную научную программу с параллельными секциями конференции организаторы нашли “окно” для интересной обзорной экскурсии по городу Новосибирску, во время которой участники познакомились с историей возникновения города, его основными достопримечательностями и архитектурными памятниками, а также с историей строительства первого в СССР городка науки – Академгородка. Многим запомнилась самобытная экспозиция в совсем молодом Музее города “Сибирская береста” - выставочные залы музея представляют уникальную коллекцию из 400 высокохудожественных авторских работ лучших сибирских мастеров по бересте.

По окончании конференции для участников был организован 2-х дневный тур “Байкал”. Почти 60 зарубежных и российских участников тура были покорены мощью и удивительной красотой самого глубокого и самого древнего озера на Земле; возраст прославленного Байкала насчитывает 20-25 млн. лет. Неизгладимое впечатление оставили о себе наряду с многими уникальными животными и растениями озера “звезды Байкала” – байкальская нерпа и омуль.

На закрытии конференции участники одобрили решение ее Международного программного комитета провести следующую IX Международную конференцию по механизмам каталитических реакций в 2012 году в одной из стран Западной Европы.

Е.П. Талзи, А.Н. Старцев, Л.Я. Старцева
(фото – А.А. Спиридонов)

Местом проведения 3-тьей Международной школы-конференции молодых ученых “Каталитический дизайн” была выбрана живописная база отдыха “Чусовая” на берегу уральской реки Чусовой. Основным организатором Международной Школы-конференции молодых ученых, которая прошла с 13 по 18 июля 2009 года, выступил Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН. Большой вклад в организацию мероприятия внес Институт химии твердого тела УрО РАН (Екатеринбург), а Российский фонд фундаментальных исследований оказал финансовую поддержку.

Среди 80 участников школы-конференции 20 – ученые и аспиранты из университетов и научных институтов Венгрии, Ирака, Ирландии, Германии, Казахстана, Китая, Нидерландов, Турции и Украины, 60 – ученые, специалисты, аспиранты и студенты из академических институтов и ВУЗов России.

Научная программа школы-конференции включала 9 пленарных приглашенных лекций, 42 устных доклада и 15 стендовых докладов. Школа–конференция была проведена в рамках 6 научных секций, широко охватывающих важнейшие направления катализа:

1. Приготовление катализаторов и адсорбентов;
2. Механизмы гетерогенного катализа, методы исследования катализаторов;
3. Кинетика и моделирование каталитических реакций и реакторов;
4. Катализ для защиты окружающей среды, фотокатализ;
5. Тонкий органический синтез в катализе;
6. Катализ в нефтехимии и нефтепереработке;
7. Катализ в энергетике, электрокатализ.

Ежедневно заседания школы-конференции начинались с пленарных лекций.

Научную сессию открыл М.С. Мельгунов, выступивший с пленарной лекцией “Темплатные механизмы формирования катализаторов и адсорбентов” (Институт катализа им. Г.К. Борескова, Новосибирск). В лекции были продемонстрированы различные примеры применения катализаторов и адсорбентов, приготовленных темплатным методом. На примере цеолитов, катализаторов на основе углеродных носителей и сложных оксидов, синтезированных с использованием данного метода, была показана специфика формирования структур с контролируемой пористостью и свойствами. Были детально освещены преимущества и недостатки применения темплатного метода в катализе.

В лекции В.Л. Кузнецова(Институт катализа им. Г.К. Борескова, Новосибирск) “Каталитический дизайн для получения углеродных наноторубок и нановискеров” были отражены фундаментальные и практические аспекты одного из приоритетных направлений нанотехнологий в катализе – синтеза углеродных материалов с заданной морфологией, углеродных нанотрубок, нановолокон, нановискеров, нанонитей. Несмотря на различие структур этих углеродных образований, лектор, основываясь на анализе классических теорий зародышеобразования, анализе фазовых диаграмм металл-углерод, а также сопоставлении теоретических и экспериментальных данных, изложил общие закономерности механизма их формирования на поверхности металлических частиц.

В своей лекции “Применение методов исследования поверхности для in-situ изучения гетерогенных каталитических реакций” В.В. Каичев (Институт катализа им. Г.К. Борескова, Новосибирск) изложил основные тенденции развития методов характеризации поверхности катализаторов, начиная с середины 20-го века и заканчивая современными и интенсивно развивающимися методами, позволяющими получать информацию о механизмах протекания реакций на атомном уровне.

Лекция Н.В. Верниковской (Институт катализа им. Г.К. Борескова, Новосибирск) “Роль математического моделирования в дизайне каталитических процессов и реакторов” была посвящена высокой значимости использования методов математического моделирования в катализе. Также были приведены примеры эффективного использования методов математического моделирования в дизайне каталитических процессов и реакторов.

S.A. Beloshapkin (Materials and Surface Science Institute, University of Limerick, Limerick, Ireland) в пленарной лекции “Применение метода сфокусированных ионных пучков для исследования структурированных катализаторов. Изучение методики поперечного сечения (cross section) и специфика приготовления образцов для просвечивающей электронной микроскопии” осветил возможности метода сфокусированных ионных пучков для характеризации каталитических систем и основные критерии его применимости. Более детально были изложены подходы и методы, используемые для подготовки катализаторов к их исследованию различными методами, включая электронную просвечивающую микроскопию.

В лекции Д.В. Козлова (Институт катализа им. Г.К. Борескова, Новосибирск) “Фотокатализ: теория и применение” были рассмотрены основные закономерности протекания фотокаталитических окислительных процессов. На примере диоксида титана была продемонстрирована перспективность фотокатализа и обозначена роль, которую он играет в современных технологиях по защите окружающей среды. Был сделан обзор научных достижений в области фотокатализа, особое внимание было уделено высокому уровню развития этой области катализа в России.

В.И. Соболев (Институт катализа им. Г.К. Борескова, Новосибирск) в лекции “Фундаментальные и технологические аспекты гетерогенного селективного окисления С₁-С₄ органических соединений” изложил основные закономерности протекания процессов гетерогенного каталитического окисления. На примере селективного каталитического окисления углеводородов продемонстрировано влияние таких факторов, как механизм активации связи С-С, состояние гидроксильного покрова катализатора на селективность и активность катализаторов, используемых в окислительных процессах.

Лекция A. Malyschew (SASOL Germany GmbH, Hamburg, Germany) “Дизайн каталитических систем на основе носителей, состоящих из оксида алюминия и сложных оксидов” была посвящена новым подходам к контролируемому синтезу традиционных носителей на основе оксида алюминия, силикатов и алюмосиликатов, широко используемых в различных каталитических процессах.

В пленарной лекции “Катализаторы и каталитические слои в полимерных мембранных топливных элементах” А.Г. Окунев (Институт катализа им. Г.К. Борескова, Новосибирск) изложил основные принципы работы топливного элемента, а также ознакомил слушателей с проблемами, которые стоят на пути создания эффективного устройства для получения электрической энергии посредством химических превращений. Особое внимание было уделено синтезу электродных материалов, обладающих протонной проводимостью с высокими рабочими характеристиками, а также методам нанесения электродных слоев на углеродные носители.

Устные презентации начались в секции “Приготовление катализаторов и адсорбентов”. А. Шутилов (Институт катализа им. Г.К. Борескова, Новосибирск) в докладе “Влияние микроструктуры TiO₂ на термическую стабильность Pt–нанесенных TiO₂ катализаторов в окислении СО” представил интересные результаты о приготовлении наноструктурированных катализаторов на основе диоксида титана. Главная цель работы состояла в повышении термической стабильности данного катализатора и увеличении каталитической активности в целевой реакции, что было достигнуто путем использования оригинальных методов синтеза и допированием диоксида титана оксидом церия. Мироненко Р.М. (Институт проблем переработки углеводородов, Омск) в докладе “Влияние специальных адсорбционных центров оксида алюминия на свойства платины в катализаторах Pt/Al₂O₃” рассказал о специфике различных центров на поверхности оксида алюминия, которые определяют характер взаимодействия и закрепления платины на этом носителе. В своей работе, авторы пропитывали γ–оксид алюминия органической солью алюминия, генерируя таким образом на поверхности оксида активные центры, наиболее эффективно взаимодействующие с платиной. В докладе “Разработка биметаллических Pt-Sn/TiO₂ катализаторов для селективного гидрирования цитраля” А.М. Якутова (Институт катализа им. Г.К. Борескова, Новосибирск) сообщила о преимуществе использования биметаллических катализаторов для процессов гидрирования альдегидов, а также об эффективных методах синтеза этих систем. В докладе “Приготовление наночастиц бинарных оксидных систем VOx/MgO с использованием аэрогельного метода” Е.В. Ильина (Институт катализа им. Г.К. Борескова, Новосибирск) рассказала о перспективах использования метода аэрогельного синтеза для бинарных систем, используемых в качестве катализаторов в окислительном дегидрированиии пропана. В докладе “Дизайн монолитных керметов для высокотемпературных каталитических процессов” В.В. Усольцев (Институт катализа им. Г.К. Борескова, Новосибирск) сообщил об эффективных методах получения и использовании структурированных блочных катализаторов на основе оксида алюминия. Такие системы традиционно используются как носители для многих высокотемпературных процессов, в том числе для процессов получения синтез-газа путем окисления углеводородов. П.М. Елецкий (Институт катализа им. Г.К. Борескова, Новосибирск) в докладе “Разработка синтеза пористых углеродсодержащих адсорбентов и носителей катализаторов из высокозольной биомассы - шелухи риса” рассказал об использовании нового предшественника пористых углеродных материалов - высокозольной биомассы. Представленная работа была посвящена синтезу и исследованию трех типов углеродсодержащих материалов с уникальными свойствами: углерод-кремнеземных нанокомпозитов, мезо- и микропористых углеродных материалов, которые могут использоваться в качестве адсорбентов и носителей катализаторов.

Во второй секции “Механизмы гетерогенного катализа и методы характеризации катализаторов” Sarusi I. (Institute of Solid State and Radiochemistry at the University of Szeged, Szeged, Hungary) в докладе “Разложение этанола на катализаторах на оснрве оксида алюминия с нанесенными благородными металлами” рассказал о перспективности использования таких катализаторов для получения водорода путем разложения этанола. В докладе “Исследование методом РФЭС особенностей процессов окисления и восстановления на поверхности палладий-цериевых катализаторов” Гуляевым Р.В. (Институт катализа им. Г.К. Борескова, Новосибирск) были описаны высокоэффективные катализаторы низкотемпературного окисления СО, являющиеся перспективными в качестве компонентов в нейтрализаторах автомобильных выхлопов. В данной работе проведен комплексный анализ состояния поверхности катализаторов, изучена реакционная способность поверхностных структур, а также показана исключительно высокая активность совместной палладий-цериевой оксидной композиции в реакции окисления СО. Булавченко О.А. (Институт катализа им. Г.К. Борескова, Новосибирск) в докладе “Исследование активации кобальтового катализатора и модельного оксида кобальта методам РФА in situ” рассказала об исследовании процессов восстановления оксида кобальта, нанесенного на оксид алюминия, перспективного катализатора для процессов Фишера-Тропша. О селективном окислении пропана в акриловую кислоту и о его окислительном аммонолизе на многокомпонентных оксидных системах доложила в своем докладе “Влияние условий синтеза на фазовый состав MoVTe(Nb) оксидных катализаторов для окислительных превращений пропана” Е.В. Ищенко (Институт катализа им. Г.К. Борескова, Новосибирск). Автором были представлены результаты высокого научного уровня, касающиеся исследования механизма формирования реальной структуры сложной оксидной системы MoVTe(Nb), роли активных компонентов системы в отношении отдельных стадий окислительных превращений пропана, также большое внимание было уделено оптимизации процедур синтеза катализаторов с контролируемым фазовым составом и свойствами. Известно, что для катализаторов на основе оксидных систем активность в каталитических реакциях окисления различных типов определяется подвижностью кислорода в этих оксидах. В докладе “Влияние кислородной подвижности на каталитические свойства La-Sr-(Mn,Fe)-O смешанных оксидов в реакциях окисления метана и разложения закиси азота” Д.В. Иванов (Институт катализа им. Г.К. РазделДополнительно Детальная информация Детальная картинка: Добавить файл Детальное описание Текст HTML Визуальный редактор Борескова, Новосибирск) доложил интересные результаты о факторах, определяющих подвижность кислорода в оксидах со структурой перовскита, а также представил данные о корреляции подвижности кислорода с каталитической активностью этих систем. Новые подходы к определению кислотности катализаторов изложила в своем докладе “Новый подход к H/D-обмену, используемому для характеризации кислотности катализаторов” Т.С. Глазнева (Институт катализа им. Г.К. Борескова, Новосибирск). Для катализаторов на основе оксида кремния, в том числе и для цеолитов, было показано, что скорость H/D-обмена зависит от кислотности образцов, также была дана оценка концентрации кислотных участков. В докладе “Получение синтез-газа парциальным окислением метана: нестационарные исследования” Е.Л. Губановой (Институт катализа им. Г.К. Борескова, Новосибирск) были представлены результаты исследования механизма селективного окисления метана на структурированных катализаторах с нанесенным смешанным оксидом церия-циркония с применением метода ТАП и релаксационных экспериментов. Большой интерес как молодых ученых, так и приглашенных лекторов вызвал доклад К. Ковтунова (Международный томографический центр, Новосибирск) “Новый метод исследования механизмов гетерогенных каталитических реакций гидрирования с использованием параводорода”. Докладчик представил результаты по использованию ядерных спиновых изомеров молекулярного водорода в качестве эффективного инструмента для исследований механизмов реакций и кинетики процессов.

В секции “Кинетика и моделирование каталитических реакций и реакторов” Е.В. Данилевич (Институт катализа им. Г.К. Борескова, Новосибирск) выступила с докладом “Кинетика окисления формальдегида на V/Ti оксидном катализаторе”. Доклад был посвящен изучению влияния различных параметров процесса на реакцию окисления формальдегида в муравьиную кислоту. М.М. Попова (Новосибирский государственный университет, Новосибирск) в докладе “Кинетические исследования селективного метанирования СО на Ni/CeO₂ катализаторах” рассказала о перспективности использования катализаторов на основе оксида церия с нанесенным оксидом никеля для удаления СО из газовых смесей с высоким содержанием водорода, полученных в реакциях паровой конверсии или селективного окисления углеводородов. Потемкин Д. И. (Институт катализа им. Г.К. Борескова, Новосибирск) в докладе “Окисление СО в газовых смесях обогащенных водородом на Cu/CeO₂ катализаторах” также рассказал о перспективности использования катализаторов на основе оксида церия с нанесенным оксидом меди, которые используют в процессах удаления СО из газовых смесей обогащенных водородом.

В секции “Катализ для защиты окружающей среды, фотокатализ” особенно интересным был доклад Е.А. Козловой (Институт катализа им. Г.К. Борескова, Новосибирск) “Фотокаталитическое разложение воды на Pt/TiO₂ катализаторе с Ce³⁺/Ce⁴⁺ редокс системой” о таком перспективном направлении фотокатализа, как получение кислорода и водорода путем разложения воды. В докладе “Паровая конверсия этанола на Cu/ZnO/CeO₂ катализаторе” М. Kato (Institute of Solid State and Radiochemistry and Department of Colloid Chemistry, University of Szeged, Szeged, Hungary) привела результаты характеризации сложных каталитических систем на основе оксида церия, где было установлено влияние метода синтеза на активность и селективность этих катализаторов в реакции паровой конверсии этанола.

В секции “Катализаторы для тонкого органического синтеза, природного газа и нефтехимии” в докладе “Сравнительный анализ селективного окисления глюкозы на Pt и Pd катализаторах” Делидович И.В. (Институт катализа им. Г.К. Борескова, Новосибирск) представила результаты сравнительных исследований между окисленными состояниями активного компонента платинового и палладиевого катализаторов и их активностью в реакции селективного окисления глюкозы в глюконовую кислоту. Конев В.В. (Институт катализа им. Г.К. Борескова, Новосибирск) в докладе “Новые хиральные азотсодержащие лиганды для катализаторов ассиметричных реакций” рассказал о перспективах использования азотосодержащих лигандов в гомогенном катализе и более подробно остановился на перспективных схемах синтеза этих лигандов. Селиванова Н.В. (Институт катализа им. Г.К. Борескова, Новосибирск) в докладе “Каталитическое окисление циклоалкенов и спиртов в бифазных системах” представила результаты эффективного использования гомогенных катализаторов на основе солей вольфрама и фосфора в реакциях окисления циклоалкенов перекисью водорода. Исследования по окислительному пиролизу метана в широком температурном интервале на структурированных катализаторах на основе Fe-Cr-Al носителей представила в своей работе “Окислительный пиролиз метана на Fe/Cr/Al носителях” Сигаева С.С. (Институт проблем переработки углеводородов, Омск).

В секции “Катализ для получения энергии и электрокатализ”
с докладом “Получение синтез-газа автотермической/паровой конверсией природного газа и биотоплива на блочных катализаторах” выступила Мезенцева Н.В. (Институт катализа им Г.К. Борескова) и представила результаты дизайна катализаторов с использованием активного компонента на основе флюоритоподобных оксидов с высокой кислородной подвижностью и теплопроводных носителей различного типа. Получены интересные данные по влиянию состава, состояния и дисперсности активного компонента на каталитическую активность и стабильность к зауглероживанию структурированных катализаторов при работе в реальных смесях. В докладе "Каталитическая деоксигенация производных жирных кислот растительного происхождения" В.О. Дундич (Институт катализа им Г.К. Борескова) рассказала о получении линейных углеводородов из биодизеля. В работе была исследована активность ряда катализаторов на основе благородных металлов (Pt, Pd, Rh, Ir, Ru), Ni и Cu, а также селективность образования алканов в зависимости от температуры проведения реакции. Также были представлены результаты исследования используемых каталитических систем с применением физико-химических методов (ТПВ, ТЕМ, РФА).

Стендовая сессия была широко представлена работами в рамках тематик 6 секций, обозначенных на школе-конференции. В работе стендовой сессии внимание участников привлекли результаты, представленные Кривобоковым И.М. (Институт катализа им. Г.К. Борескова). В стендовом докладе “Исследование и оптимизация сборки мембрана-электрод для метанольных топливных элементов” автор представил результаты, касающиеся разработки низкотемпературных метанольных топливных элементов на основе протонпроводящих электролитов. Зарубина В.С. (Институт катализа им Г.К. Борескова) в докладе “Дизайн ассиметричных полислойных мембран для получения синтез-газа” представила результаты разработки кислород-проводящих мембран для получения синтез газа путем селективного окисления метана. Использование материалов на основе протонпроводящих нанокомпозитных слоев, состоящих из фаз перовскитных и флюоритных оксидов с высокой кислородной подвижностью, способствует стабильной работе мембран и высоким выходам синтез-газа. Юркова Л.Л. (Институт физиологии активных компонентов РАН, Черноголовка) в докладе “Олигомеризация олефинов на суперкислотном катализаторе” представила результаты исследований, касающихся олигомеризации изобутана, где в качестве суперкислотного катализатора использовался сульфатированный оксид олова. В докладе “Каталитическое окисление природного сырья перекисью водорода” Ю.В. Матцат (Институт катализа им Г.К. Борескова) рассказала о возможности и перспективности использования бифункциональных катализаторов на основе фосфатов в комбинации с катионами аммония для утилизации отходов деревоперерабатывающей промышленности с возможностью получения ценных химических продуктов. Казаков М.Ю. (Институт проблем переработки углеводородов, Омск) в докладе “Оптимизация свойств металла и кислотных свойств носителя в катализаторах гидроизомеризации на основе сульфатированных оксидов циркония и алюминия” изложил методики приготовления катализаторов на основе сульфатированных оксидов в комбинации с платиной, обеспечивающих высокую активность и селективность в реакции трансформации бензола в метилциклопентан. Эти исследования являются особенно важными для нефтехимической промышленности, где остро стоит проблема очистки бензина от ароматических углеводородов, снижающих качество топлива.

Все участники Школы-конференции продемонстрировали достаточно высокий уровень представления научных результатов, проявляли активность в обсуждении научных работ, представленных как молодыми учеными, так и приглашенными лекторами, а также показали хорошее владение английским языком. Школа-конференция полностью оправдала себя как “школа”: кто-то впервые представил свои результаты на английском языке, кто-то учился четко задавать вопросы и кратко отвечать на них. А человеком, задавшим максимальное количество вопросов докладчикам, был признан один из самых молодых участников конференции студент НГУ Дмитрий Потемкин.

В свободное время по вечерам после окончания научной сессии скучать не позволяли многочисленные экскурсии и спортивные тусовки на баскетбольной и волейбольной площадках базы отдыха “Чусовая” на берегу реки. Хорошая погода и возможность покупаться особенно поднимали настроение; участники общались, танцевали и пели песни под гитару до ночи! Запомнилась экскурсия в обсерваторию УрГУ, где участники познакомились с современными методами и установками для изучения планет и звезд.

Участники школы-конференции не только продемонстрировали и обсудили свои работы, но и наметили перспективные направления научных исследований с учётом ведущих мировых тенденций, обсудили возможности для создания условий, способствующих сотрудничеству на национальном и международном уровне. Все эти факторы способствуют повышению уровня подготовки молодых специалистов, привлечению талантливой молодежи к перспективным научным исследованиям по приоритетным направлениям развития науки и техники и росту мобильности молодых ученых.

Радует, что прошедшая третья молодежная школа-конференция по катализу подтвердила актуальность проведения таких мероприятий (1-я Международная школа-конференция молодых ученых по катализу прошла в Новосибирске на базе Института катализа в 2002 году, 2-я – в Горном Алтае в 2005 году). Предложено четвертую Международную Школу-конференцию молодых ученых “Каталитический дизайн” провести в 2012 году на Байкале.