Международная молодежная конференция 25-29 июня 2012 г., Новосибирск
С 25 по 29 июня в Институте катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук проводилась международная молодежная конференция "Функциональные материалы в катализе и энергетике". Конференция была организована и проведена силами сотрудников Института катализа, в первую очередь молодых ученых из Совета научной молодежи Института. Данная конференция, несмотря на отсутствие нумерации в названии, является достаточно регулярной. Ее предыстория насчитывает три проведенных до этого конференции, имевшие формально иное название "Функциональные наноматериалы в катализе и энергетике". От приставки "нано" было решено отказаться для расширения тематик, подходящих для конференционных докладов.
В первый раз молодежная конференция по функциональным наноматериалам была проведена в Новосибирске 4-8 июля 2007 года и являлась составной частью III Международной конференции "Катализ: теория и практика". В конференции приняли участие 80 молодых ученых и преподавателей из различных стран и регионов России. Вторая конференция данной серии прошла в Екатеринбурге 13-18 июля 2009 года. Число молодых участников конференции составило 67 человек. В программу конференции были включены 10 пленарных лекций ведущих российских специалистов, 42 устных и 25 стендовых докладов молодых ученых. Третья конференция состоялась 4-7 октября 2011 года в Москве. Она была совмещена с конгрессом всероссийского масштаба "Роскатализ", что обеспечило молодежную конференцию как значительным числом участников, так и лекторами высочайшего мирового уровня. В рамках третьей конференции кроме пленарных и приглашенных докладов было представлено 33 устных и 118 стендовых докладов молодых ученых и преподавателей.
Финансовая поддержка, оказанная Конференции в рамках программы "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009-2013 годы, позволила освободить участников нынешней Конференции от оплаты организационных взносов. Это существенно расширило возможность участия молодых ученых, студентов и преподавателей в данном мероприятии. В рамках проведенной конференции акцент был специально сдвинут в сторону устных докладов для того, чтобы молодые ученые - студенты и аспиранты - имели шанс попрактиковаться в представлении устных докладов. В итоговую программу четвертой конференции этой серии - "Функциональные материалы в катализе и энергетике" - было включено 37 устных и 29 постерных докладов, еще около 50 молодых ученых участвовали в конференции без докладов. Для молодых ученых, учащихся и молодых преподавателей было представлено 7 пленарных приглашенных докладов ведущих ученых в области катализа, энергетики, создания и исследования функциональных материалов новых поколений.
Проведение конференции позволило существенно расширить научные знания молодых ученых и преподавателей в области катализа, химии наносистем, защиты окружающей среды, материаловедения и энергетики; привлечение ведущих российских специалистов — лидеров мирового уровня в своих областях наук для чтения лекций дало возможность познакомиться с передовыми научными и промышленными достижениями.
Член-корреспондент РАН Федин Владимир Петрович (Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН) представил первую пленарную лекцию по теме "Химия металл-органических координационных полимеров". Этот раздел химии испытывает в последнее время бурное развитие, связанное как с освоением методик синтеза принципиально новых материалов с заранее заданными функциональными свойствами, так и с поиском возможных применений таких материалов. Благодаря возможности контролируемого получения необходимых свойств вещества с высокой селективностью по этим заданным свойствам, подобные синтетические подходы имеют крайне высокую востребованность в области катализа. Отдельно стоит отметить возможность использования таких методик синтеза как для получения структурированных носителей, от молекулярных сит до MIL-ов, так и для получения упорядоченно расположенных сложных по строению активных центров. В докладе были освещены теоретические подходы к синтезу металл-органических координационных полимеров и приведены практические примеры синтезов и дальнейших применений данных материалов.
Доктор химических наук Уваров Николай Фавстович (Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН) представил пленарный доклад по теме "Применение нанокомпозитов в электрохимической энергетике". Электрохимическая отрасль активно развивается как в связи с возрастающими потребностями человечества в аккумуляции и хранении электроэнергии, так и с вновь возникающими направлениями, такими как электрохимические топливные элементы для транспорта и бытовых устройств. Основные направления развития данной отрасли: развитие технологий производства аккумуляторных батарей, расширение их потребительских качеств; развитие технологий топливных элементов и электрохимических ячеек для получения электроэнергии из различных энергоносителей непосредственно при применении; развитие технологий суперкондесаторов. Все эти разделы исследуются и развиваются уже несколько десятилетий, однако, несмотря на значительные успехи, спрос на дальнейшее развитие и качественное улучшение показателей по-прежнему не только не уменьшается, но и даже возрастает. Лекция содержала как теоретические аспекты развития электрохимических систем на основе классических и нанокомпозитных материалов - расчеты ожидаемых характеристик, так и данные по современному состоянию исследований в области синтеза функциональных материалов для нужд электрохимии и энергетики на основе нанокомпозитов, нанокерамик и полимерных композитов.
В пленарной лекции профессора, доктора химических наук Мороз Эллы Михайловны (Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН) на тему "Современные методы исследования структуры наноматериалов" рассматривались современные тенденции к исследованию новых структур физико-химическими методами. Одним из важных моментов аттестации материалов является установление фазового состава и структурных особенностей фаз, входящих в них. Наиболее распространенными для получения такой информации являются рентгенографические методы, основанные на анализе положений, профилей и интенсивностей брэгговских дифракционных пиков. Различные варианты полнопрофильного анализа (ППА), использующие анализ совокупности дифракционных пиков, а также изучение субструктурных характеристик гармоническим анализом профиля отдельных максимумов дают значительную информацию об усредненной и реальной структуре. Однако применение этих методов к исследованию структуры наноматериалов зачастую затруднено из-за "бедности" дифракционных картин с сильно уширенными пиками вплоть до слияния их с фоном. В докладе были рассмотрены основные принципы современных структурных методов для исследования наноматериалов, разработанный в Институте катализа сравнительный метод, проиллюстрированы возможности методов на примерах исследования катализаторов и носителей различного химического состава. Была показана роль рентгенографических методов в установлении химического взаимодействия активного компонента с носителем и способа закрепления каталитически активных частиц на поверхности носителя. Было продемонстрировано, как зафиксированные структурные дефекты влияют на функциональные характеристики катализаторов.
Доктор химических наук Зенковец Галина Алексеевна (Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН) прочитала лекцию по теме "Новые наноматериалы на основе диоксида титана и их применение в катализе". В настоящее время разработке и изучению наноструктурированных оксидных материалов, имеющих различного рода особенности в строении объема и поверхности, уделяется большое внимание. Это обусловлено тем, что нано-структурирование вещества позволяет направленным образом изменять спектр его физико-химических свойств. В качестве катализаторов и носителей наиболее распространены наноматериалы, представляющие собой высокодисперсные частицы (металлы и оксиды) на носителях и объемные нанокристаллические системы, состоящие из ансамблей малых частиц с размерами до нескольких нанометров, определенным образом состыкованных друг с другом. Свойства объемных наноматериалов определяются как особенностями строения отдельных частиц, так и характером их взаимодействия. Нанокристаллические состояния в твердом теле очень часто являются достаточно устойчивыми при высоких температурах и в реакционной среде, а их физико-химические и каталитические свойства, как правило, отличны от свойств катализаторов и носителей с хорошо упорядоченной кристаллической структурой. Свойства нанесенных металлических катализаторов также зависят от химического состава и структуры носителя, поскольку именно взаимодействие нанесенного металла с носителем влияет на дисперсность и электронное состояние активного компонента. В связи с этим проблемы синтеза наноматериалов с целенаправленно формируемыми свойствами являются актуальной задачей. В лекции рассматривались методы синтеза наноструктурированных оксидных носителей и катализаторов на основе диоксида титана анатазной модификации, характеризующихся высокой термостабильность, формирование их фазового состава, структурного устройства и его влияние на каталитические свойства в ряде реакций парциального и полного окисления.
Кандидат химических наук Мельгунов Максим Сергеевич (Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН) представил пленарную лекцию на тему "Особенности механизмов самоорганизации при формировании функциональных нанопористых материалов с упорядоченной структурой". Характерная особенность функциональных нанопористых материалов с упорядоченной структурой заключается в наличии решетки доступных нанопор определенного регулируемого размера, большой удельной поверхности и пористости. Известные механизмы самоорганизации таких материалов базируются на молекулярном узнавании взаимодействующих компонентов при:
В докладе были рассмотрены основные особенности самосборки таких материалов, которая в варианте (а) базируется на селективно ориентированной самоорганизации из-за направленного ковалентного взаимодействия, в варианте (b) — преимущественно на ионном, в вариантах (c) — ионном и ван-дер-ваальсовом взаимодействии исходных компонентов, с фиксацией структуры за счет ковалентного взаимодействия.
Кандидат химических наук Гордеева Лариса Геннадиевна (Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН) прочитала лекцию по теме "Композитные материалы "соль в пористой матрице": дизайн адсорбентов с заданными свойствами для практических приложений". В настоящее время адсорбционные технологии используются в многочисленных промышленных процессах: очистка и разделение газов, адсорбционные тепловые насосы и холодильники, поддержание фиксированной влажности, активная тепловая защита и т.д. Эффективность этих процессов зависит от свойств адсорбента, причем требования к адсорбентам могут кардинально отличаться для разных приложений. Традиционно подбор адсорбента для конкретного приложения осуществляется путем перебора доступных материалов, разработанных для других целей. В докладе рассматривался альтернативный подход, заключающийся в целенаправленном синтезе адсорбента с заданными свойствами, которые обеспечивают максимальную эффективность данного приложения. В рамках этого подхода обсуждалось решение двух задач: а) формулировка требований к идеальному адсорбенту, оптимальному для заданного приложения, и б) синтез реального адсорбента, свойства которого наиболее полно удовлетворяют этим требованиям. Таким образом, в докладе были представлены теоретические аспекты синтеза сорбентов нового поколения и приведены конкретные примеры создания подобных функциональных систем.
Пленарная лекция кандидата химических наук Яковлева Вадима Анатольевича (Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН) на тему "Катализ для получения биотоплива в малой энергетике" также была представлена на Конференции. В настоящее время возобновляемые источники энергии привлекают все большее внимание из-за повышения стоимости ископаемых энергоносителей на фоне невосполнимого потребления. При этом технологический уровень переработки биомассы значительно ниже, чем в нефтепереработке, что является основной причиной высокой себестоимости биотоплива. Биодизель и биоэтанол в основном производятся из пищевого сырья, что отрицательно сказывается на распространении биотоплива. В связи с этим перед научным сообществом стоит задача не только улучшить существующие биотехнологические процессы, но и разработать новые эффективные технологии для переработки разных видов возобновляемого сырья. Применение каталитических технологий может сыграть ключевую роль в развитии биоэнергетики в целом.
В области получения биотоплив из различного сырья в Институте катализа СО РАН проводятся интенсивные исследования по следующим направлениям:
Основная роль специалистов ИК СО РАН в рамках данных направлений заключается в разработке новых катализаторов, адаптированных к используемому биосырью, и отработке технологических параметров целевых процессов. Кроме того, в последние годы вышла на стадию коммерциализации разработка ИК СО РАН по сжиганию твердых топлив в кипящем слое катализатора, в формате строительства усилиями ООО "Термософт-Сибирь" (г. Новосибирск) опытных котельных на угле мощностью 1,0-6,0 Гкал/ч. В основу технологии легло сочетание четырех принципов: применение катализаторов полного окисления веществ; сжигание топлив в псевдоожиженном слое частиц катализатора; сжигание смесей топлива и воздуха в соотношении, близком к стехиометрическому; совмещение тепловыделения и теплоотвода в едином псевдоожиженном слое.
Молодые ученые представили 37 устных и 29 стендовых докладов по следующим направлениям:
Секция 1. Математическое моделирование и компьютерное материаловедение;
Секция 2. Методы исследования наноматериалов;
Секция 3. Новые материалы для водородных энергетических систем, твердополимерные электролиты и мембраны;
Секция 4. Наноматериалы в нефтехимии, каталитическом производстве топлив и энергии из возобновляемого сырья;
Секция 5. Синтез наноструктурированных систем.
Среди устных докладов наибольший интерес вызвали доклады кандидата химических наук Кардаш Татьяны Юрьевны "Рентгеноструктурное исследование формирования V-Mo-Nb оксидов: от аморфного состояния к туннельной структуре", кандидата химических наук Шутилова Алексея Александровича "Синтез и физико-химические исследования СuO/TiO2 и СuO/(CeO2-TiO2) оксидных катализаторов окисления монооксида углерода", кандидата физико-математических наук Маматкулова Михаила Игоревича "Влияние сжатия кристаллической решетки и спонтанного переноса заряда на химические свойства металлических наночастиц" и аспирата Сашкиной Ксении Александровны "Синтез и свойства иерархических цеолитов на основе ZSM-5".
Среди стендовых докладов наибольшее количество отзывов вызвали постеры кандидата химических наук Филатова Евгения Юрьевича "Формирование магнитных наносплавов Co0,5Pt0,5 при термолизе соединения-предшественника и исследование сверхструктурного упорядочения" и студента Осадчего Дмитрия Юрьевича "Влияние параметров приготовления на структуру и активность катализаторов PdxCe1-xO2 низкотемпературного окисления СО".
Результаты традиционно проведенного анкетирования показали, что молодые ученые признают высокий уровень проведения Конференции, актуальность приглашенных докладов. Среди высказанных пожеланий выделяются предложение по увеличению участия иностранных ученых и специалистов, а также пожелание иметь возможность принять участие в последующих школах-конференциях, проводимых Институтом катализа СО РАН.
Хотя в ходе конференции не было принято решений о возможных месте и времени проведения следующей конференции, мнение членов организационного комитета совпало с мнением участников - необходимо продолжить традицию и организовать пятую конференцию данной серии в течение ближайших одного - двух лет.
А.И. Стадниченко
(Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Новосибирск)
18 августа 2012 г. исполнилось 65 лет члену-корреспонденту Российской академии наук,
председателю Президиума Омского научного центра Сибирского отделения РАН, директору Института
проблем переработки углеводородов СО РАН Владимиру Александровичу Лихолобову. 
Профессор У Вэй (декан факультета химической технологии Института химии, химической технологии и материаловедения) рассказала о синтезе и каталитических свойствах силикоалюмофосфатов в реакции гидроизомеризации н-декана. В докладе представлены результаты систематического исследования влияния условий приготовления молекулятных сит со структурой АТО на их физико-химические свойства и на каталитические свойства Pd-содержащей системы в реакции гидроизомеризации. Основными направлениями исследования были: влияние предшественника Al, природа и количество модифицирующих электронов и темплатов, эффект от присутствия фторид-ионов в реакционной среде, влияние метода нагрева реакционной смеси. В работе были определены ключевые параметры, которые влияют на каталитическую активность в конверсии н-декана и селективность по изомерным продуктам. 
For far too long chemists and industrialists have relied on the use of aggressive reagents such as nitric and sulphuric acids, permanganates and dichromates to prepare the massive quantities of both bulk and fine chemicals that are needed for the maintenance of civilised life — mate-rials such as fuels, fabrics, foodstuffs, fertilisers and pharmaceuticals. Such aggressive reagents generate vast quantities of environmentally harmful and often toxic by-products, including the oxides of nitrogen, of metal oxides and carbon dioxide.
III Международный конкурс идей IQ-CHem