МИРОВОЙ КРИЗИС РЕСУРСОВ И ПРОБЛЕМЫ КАТАЛИЗА

На семинарах Института химической физики РАН (пос.Чер-ноголовка, рук. акад. РАН А.Е.Шилов), Института биохимической физики им.Н.М.Эммануэля РАН (рук. проф. Л.А.Блюменфельд) и Иркутского государственного университета (рук. проф. Ф.К.Шмидт) в 1997 г. были заслушаны доклады проф. О.В.Крылова на тему Мировой кризис ресурсов, загрязнение окружающей среды и проблемы катализа

Были приведены цифровые данные, указывающие на приближающееся сокращение ресурсов энергетического сырья, пищи, воды и загрязнение окружающей среды. При продолжающемся росте народонаселения это приведет к мировому кризису уже в первой половине XXI века. Частные задачи дефицита ресурсов и очистки атмосферы и гидросферы могут быть решены с помощью катализа. Однако общее решение, по мнению проф. О.В.Крылова, может быть достигнуто только на основе разработки и реализации в ближайшем будущем новой концепции устойчивого развития, которая основана на отказе от рыночной экономики, ограничении потребления и перераспределении ресурсов.

Интересующиеся указанными вопросами могут прочесть статьи О.В.Крылова, опубликованные в 1997 г. в журналах "Природа" , "Российский химический журнал" и "Экология и жизнь".

В середине 1997 г. промышленная секция Европейской федерации каталитических обществ (EFCATS) подготовила и разослала для ознакомления и корректировки проект перечня современных приоритетов в области промышленного катализа. Нет сомнения, что этот материал представляет интерес и для российских химиков-каталитиков. В переводе сохранен стиль изложения этого рабочего документа.

НЕРЕШЕННЫЕ ВОПРОСЫ, ПОТРЕБНОСТИ И ЗАДАЧИ ПРОМЫШЛЕННОГО КАТАЛИЗА

1. Значение междисциплинарных связей

Почему границы между гетерогенным, гомогенным катализом и биокатализом оказываются непроницаемыми?

В биокатализаторах (энзимах) и активный центр, и реакционная среда определены очень четко. В гомогенных катализаторах присутствует хорошо организованный активный центр, но реакционная среда (растворитель) задан не совсем определенно. Для гетерогенных катализаторов оба эти вопроса обычно весьма запутаны. Поэтому следует ожидать, что степень реакционного контроля (а следовательно, к примеру, и селективности) уменьшается в порядке: био- > гомогенный > гетерогенный катализ. С другой стороны, в терминах практичности (легкость применения, стоимость катализатора и т.п.) порядок обратный. При этом должно подразумеваться, что предпринимаются огромные совместные усилия ученых трех субдисциплин, чтобы объединить лучшие достижения двух миров и разработать, например, гетерогенные катализаторы, которые будут определены так же хорошо, как биокатализаторы. Однако, едва ли это так ≈ в реальности по меньшей мере отсутствует активный обмен информацией, а во многих случаях эти три субдисциплины выступают скорее как конкуренты, а не союзники. Можем ли мы найти способы, помогающие преодолеть эти границы?

Взаимосвязь и сотрудничество между учеными-химиками и химиками-технологами.

Взаимодействие между химиками-производственниками и химиками-каталитиками все еще находится на недостаточном уровне. Это становится очевидным при рассмотрении проблемы быстрого получения кинетических данных: прикладники часто используют кинетические модели, которые, как показано учеными-каталитиками, весьма неадекватны. Кинетическая информация необходима обеим дисциплинам для понимания химии и проектирования промышленных установок. Для создания приемлемого промышленного каталитического процесса необходимо тесное сотрудничество химиков и инженеров уже на ранней стадии проекта.

2. Каталитические процессы в производстве тонких химических продуктов

Почему так трудно найти приложение гетерогенному катализу в производстве чистых реактивов?

Существует настоятельная потребность разработки менее загрязняющих производственных процессов для получения чистых реактивов. С одной стороны, эта отрасль промышленности развивается (при этом сложность продуктов постоянно возрастает) со скоростью, большей, чем средняя скорость развития промышленности в целом, тогда как с другой стороны, используемые промышленные процессы в основном базируются все еще на химии 1920-х годов. Это приводит к такому соотношению отходов и продукта, которое скоро станет неприемлемым: существуют процессы, в которых объем получаемых отходов в 10 раз превышает объем получаемого продукта. Очевидно, именно катализ должен заменить здесь стехиометрические процессы.

Первыми кандидатами для проведения (гетерогенного) каталитического процесса являются гидрогенизация, окисление и кислотно/основно-катализируемые реакции. Однако, на практике широко применяется только каталитическая гидрогенизация. Возможное объяснение таково. Разработка процессов для чистых реактивов ≈ традиционная сфера химиков-органиков, которые по своему образованию в университетских лабораториях с катализом не знакомы. Но на рабочем столе у них стоят три бутыли, помеченные "Катализатор А", "Катализатор Б" и "Катализатор В" (содержащие, соответственно, Pt/C, Pd/C и никель Ренея, ≈ но кого это интересует!), которые они пробуют, если нужно провести гидрогенизацию. Если ни одно из этих трех веществ не работает, они возвращаются к таким вещам, как "iA"H₄и т. п. Проблема в том, что нет таких бутылочек с катализаторами для, скажем, окисления или кислотно-катализируемых реакций. Несмотря на то, что добавочная стоимость чистых реактивов обычно высока, объем рынка невелик, и поэтому произведение затрат на объем, которое должно покрыть расходы на разработку новых катализаторов, относительно мало по сравнению с сыпучими и нефтепродуктами.

Несомненно, необходим прорыв по двум направлениям: нужно обучать разработчиков процессов получения чистых реактивов и сделать доступными наиболее "общие" катализаторы.

Высокоприоритетные направления исследований

≈Высокая селективность при повышенных температурах (в т.ч. в производстве чистых реактивов по эндотермическим маршрутам).

≈ Оценка и использование в промышленных процессах потенциала биокатализа и ферментативного катализа, а также изучение возможности применения биоорганизмов в промышленной химии.

Примечание 1. Американские компании обсуждают возможность создания процессов биодесульфуризации.

Примечание 2. Окончательно выбранный процесс опять-таки должен быть наиболее эффективен по стоимости; поэтому оценку биологических маршрутов следует проводить с этой точки зрения.

≈ Твердые катализаторы окислительных процессов в производстве чистых реактивов. Совершенно очевидно, что селективное окисление, использующее молекулярный кислород, ≈ это, в частности, задача для синтеза чистых реактивов; при этом особое внимание должно уделяться селективному окислению алканов, эпоксидированию или диолизации нециклических олефинов, а также окислению циклогексена и циклогексана (диол, диальдегид, дикарбоксильная кислота: маршрут для получения адипиновой кислоты).

Примечание. Некоторые из используемых систем на самом деле гомогенны, поскольку в условиях реакции создается активная растворимая система.

Доступность твердых оснований: создание стабильных, сильных основных систем (во многих случаях они не должны быть сильными, то есть замещать каустическую соду); применение в реакциях конденсации в органической химии; разработка систем, базирующихся на неорганических носителях с заданными физическими свойствами.

Доступность улучшенных энантиоселективных катализаторов: индукция энантиоселективности в случае гетерогенных катализаторов; доступность более дешевых хиральных лигандов для гомогенных катализаторов (во многих случаях они дороже металлов; восстановление затруднено); увеличение времени жизни гомогенных катализаторов.

Примечание. В качестве альтернативы следует помнить о биокатализаторах, которые могут быть усовершенствованы методами прикладной генетики. Стоит поддерживать исследования биокатализаторов, работающих в условиях, экстремальных по концентрации, температуре и рН.

Для непосредственного применения гетерогенных катализаторов в производстве чистых реактивов иногда могут требоваться низкотемпературные и, следовательно, жидкофазные процессы.

3. Каталитические жидкофазные процессы

Наибольшая часть наших знаний о гетерогенном катализе была получена для газофазных процессов. Однако растет число приложений в жидкой фазе. Нам по-прежнему не хватает многих фундаментальных знаний о том, что происходит на активном центре в присутствии сильно физсорбирующих растворителей, и как эти молекулы воздействуют на хемосорбирующие материалы.

Важные направления исследований

≈ Роль растворителей изучена очень плохо, так как реализуется посредством (i) конкуренции с разными центрами катализатора, (ii) гидрофильности-гидрофобности, (iii) ассоциации в жидкой фазе и т.п.

≈ Какова роль материала носителя именно в отношении взаимодействия с растворителем?

≈ Доступность внутренних кинетических данных, включая процессы массопереноса, важна для каталитических процессов в жидкой среде.

Примечание. Во многих случаях измеряется лишь общая кинетика, несмотря на тот факт, что часто явления массопереноса оказываются более важными, чем скорость реакции (например, в воде). Разделение влияния таких процессов, как массоперенос газ/жидкость и жидкость/твердое тело, а также эффекты вязкости и др. требуют больших затрат времени и могут окупиться только для крупнотоннажных процессов.

≈ Работа с частицами тонко измельченных катализаторов в промышленном процессе часто оказывается затрудненной, особенно в жидкой среде.

≈ Недостаточность средств воздействия на реальное местонахожение катализатора в трехфазных процессах (в основном на интерфейсе жидкость/твердое тело или газ/жидкость?).

≈ Принципы, управляющие катализом микропористыми телами в жидкой фазе: применение для чистых и специализированных реактивов. Цеолитные катализаторы действуют также как твердые растворители. Основная проблема в жидкофазном катализе цеолитами ≈ это медленная десорбция продуктов (когда их размер больше размера реактантов). Эту и другие встречающиеся проблемы можно объяснить в терминах ограничивающих эффектов, но для стимулирования и поддержки будущих разработок необходимо создание количественных моделей. Применение цеолитов с поляризованными и неполяризованными порами.

4.Тестирование и охарактеризование

Реальное распознавание динамической природы явлений гетерогенного катализа и неустойчивых структур, присущих реальным катализаторам в ходе их работ. С научной точки зрения неприемлемо, что охарактеризование катализаторов по корреляциям активность/свойства проводится на только что приготовленных катализаторах и почти никогда ≈ на использованных. Тем не менее, это делается несмотря на хорошо известный и доказанный факт, что адсорбция, а тем более химическая реакция изменяют координацию поверхностных атомов и что твердые фазы в катализаторе разлагаются, либо соединяются, либо загрязняют друг друга в начале каталитической реакции.

Тестирование

≈Сократить время разработки путем совершенствования способа тестирования каталитических процессов и ввести лучшие методики для прогностического моделирования.

≈ Руководство по надежным процедурам тестирования катализаторов.

≈ Надежные процедуры для тестов ускоренной деактивации.

Примечание: В настоящее время проведение этих процедур весьма времязатратно (3000 ≈ 4000 часов).

≈ Быстрый скрининг / соответствующее тестирование:

параллельный скрининг большого числа маленьких образцов; новые методы для мониторинга катализаторов in situ в условиях реального процесса; комбинаторные методы химии и как мы используем такие методы, ставшие привычными для биохимии; оценка потенциальных возможностей микрореакторов в тестировании катализаторов.

Охарактеризование

Необходимо связать науку о поверхности (включая молекулярное моделирование) и прикладной катализ. Это подразумевает преодоление проблемы "пропасти давлений" .

≈ Можно ли использовать информацию по исследованиям, проведенным при низком давлении, для понимания реальных процессов, протекающих при значительно более высоком давлении?

≈ Исследования в реальных условиях (например, H₂при высоком давлении) и для трехфазных реакций.

≈ Совершенствование аналитических методов in situ.

Дальнейшие значимые в данном контексте направления исследования

Роль растворителей изучена очень плохо: что происходит благодаря (i) конкуренции разных центров катализатора, (ii) гидрофильности-гидрофобности, (iii) ассоциации в жидкой фазе и т.п.?

Подлинно научный анализ роли носителей (например, для дезактивации).

Активность и селективность катализатора сильно зависят от размера частиц ≈ как именно?

Промотирование. Надо представить промотирование в газовой и жидкой фазах в терминах взаимодействий, происходящих между добавками, растворителями и др. Сравнить с промотированием ферментов. Представить эффекты промотирования в терминах различия и сходства гомогенного, гетерогенного и ферментативного катализа и использовать эти три области для достижения большего контроля каталитической химии.

Примеры: благотворное воздействие водорода в процессах окисления, например, окисление бензола в фенол по Тосо-Корпу; благородные металлы как присадки в дегидросульфуризации.

5. Кинетика и моделирование

Экстраполяция химической кинетики на моделирование каталитических реакций и моделирование реакторов.

Существует потребность перенести и ускорить преобразование информации, полученной на молекулярном уровне в форму, используемую инженерами, для экстраполяции молекулярных реакционных данных на процесс, полагаясь при этом на проектировщиков реакций и реакторов. Потребность в новых подходах к тестированию: кинетика на коротких временах, неизотермическая кинетика, исследования in situ и др., а также мониторинг данных / интерпретация. Для создания проекта процесса необходимо объединить вышеперечисленное с явлениями массопереноса и жидкостной динамикой реактора.

Моделирование механизма реакции на молекулярном уровне средствами вычислительной и квантовой химии для лучшего предсказания и/или понимания химии поверхности.

Сократить время разработок путем совершенствования способа тестирования каталитических процессов и ввести лучшие методики для прогностического моделирования.

Совершенствовать мониторинг процесса (измерения in situ) и контроль.

6. Концепции реакторов и химическое проектирование

Большинство гетерогенных катализаторов применяются в конфигурациях реакторов, разработанных в 1950-е годы или даже раньше (фиксированный слой, кипящий слой, сочащийся слой, жидкий и т.д.). Во многих случаях в реакторах такого типа трудно контролировать жидкофазные структуры, что негативно влияет на активность и/или селективность, поэтому необходимо исправить положение. Кроме того, с точки зрения интенсификации процесса необходимы новые концепции реакторов.

Важные направления исследований

≈ Изменение масштаба реального процесса до лабораторного уровня (до мини- и микрореакторов). Можно ли перенести на реальные процессы данные, полученные в микрореакторах?

≈ Многофункциональные реакторы: объединяют различные операции в едином блоке: каталитическая дистилляция, мембранные реакторы и др.

≈ Трехфазные реакторы (смешение, формы реакторов).

≈ Осуществление катализа в нестационарном состояния.

≈ Модуляция условий осуществления реакции в ходе каталитического процесса.

≈ Распараллеливание процессов вместо повышения уровня их совершенства в целях удовлетворения разноуровневым потребностям (несмотря на экономические потери на уровне, действующем экономично).

≈ Неорганические каталитические мембраны для высокотемпературных приложений, например, для подачи кислорода в интегрированных химических процессах. Важно: поток через мембрану, применение монолитных катализаторов в химическом производстве (хорошо разработано в системах очистки выхлопных газов автомобилей).

≈Конструирование монолитного катализатора для обеспечения высоких выходов по пространству/времени (высокая активность и оптимальная селективность);

≈ Конструирование реактора для предотвращения проблем тепло- и массопереноса; конструирование реактора для случая двухфазных реакций газ-жидкость.

Примечание. Необходимо избегать хорошо изученных областей.

≈ Конструирование реактора (включая аспекты безопасности) для селективного окисления алифатических соединений.

≈ Улучшение контроля за явлениями массопереноса и за временем контакта (и другими показателями, важными для выбора типа реактора).

7. Новый катализ

Активацию, деактивацию и регенерацию всегда приходится изучать как единое целое.

Важные направления исследований

Доступность твердых оснований: создание стабильных, сильных основных систем (во многих случаях они не обязательно должны быть очень сильными, то есть замещать каустическую соду); применение в реакциях конденсации в органической химии; разработка систем, базирующихся на неорганических носителях с заданными физическими свойствами.

Доступность твердых кислотных катализаторов с постоянной и высокой кислотностью: стабилизация и совершенствование известных систем (например, цеолитов, носителей, заполненных жидкими кислотами сульфонированных ионообменных смол); создание новых систем, базирующихся на органических и неорганических подложках (например, трифторацетоуксусная кислота на кремнеземе).

Примечание. В настоящее время не существует практической альтернативы HF или A"C"₃.

Такие системы были бы интересны для реакций Фриделя-Крафтса, алкилирования парафинов олефинами и др. Большинство новых псевдотвердых катализаторов, созданных для алкилирования бензола, состоят из жидких или газообразных фаз, адсорбированных на твердой поверхности. Постоянная кислотность увеличивает время службы катализатора. Можем ли мы создать настоящую, однородную, сильную твердую суперкислоту (отличающуюся от цеолитов)?

≈ Новые пути получения катализаторов/носителей с большой площадью поверхности, устойчивых в очень жестких рабочих условиях (Т, Р, коррозионная атмосфера): в частности, катализаторов на основе смешанных оксидов для очистки выхлопных газов автомобилей, каталитического окисления летучей органики, процессов DeNO_xи др.

≈ Иммобилизация гомогенных катализаторов: обеспечение подходящих рядов носителей с оптимальными физическими свойствами; применение простых методов иммобилизации; обеспечение высокой активности и селективности, предотвращение выщелачивания с помощью идеального взаимодействия металлического блока и носителя.

Примечания. К настоящему времени едва ли найдется подобная система, применяемая в промышленных процессах (кроме иммобилизованных ферментов). В большинстве случаев иммобилизация значительно уменьшает производительность гомогенных катализаторов. Следовательно, существует потребность в новых методах иммобилизации, таких как инкапсулирование в пористых системах (╚корабль в бутылке╩) или использование твердой среды, освобождающей катализатор только во время реакции.

≈ Низкотемпературный катализ: повышение селективности путем осуществления процесса при более низких температурах; экзогенный катализ при температуре окружающей среды (например, удаление СО); катализ, не требующий теплового воздействия.

≈ Катализаторы, специфичные по отношению к реактантам (в первую очередь, для применения в топливных элементах, где требуется глубокая очистка больших объемов Н₂ от СО): преимущественное удаление одного реагента в присутствии других; селективное выявление одного реагента в присутствии других.

≈ Удаление серы / толерантность к сере. Дешевые способы удаления соединений серы из бензиновых фракций на стадии очистки, новые подходы к сероустойчивости.

Примечание. Следует отметить, что работа в этом направлении не требует дополнительных организационных мер в связи с ведущимися здесь уже весьма активными исследованиями.

≈ Гомогенизация состава катализаторов на уровне размеров A^o нм (наноконтроль приготовления), особенно в (со)осаждении и пропитке. Кремнеземы-глиноземы очень гетерогенны с точки зрения локального состава даже на шкале от 20 до 5 нм!

≈ Синтез молекулярных сит (включая системы с мезопорами) и других твердых катализаторов: механизмы и кинетика, управляющие размером частиц, их структурой и морфологией.

Применение биологических принципов к катализу: каталитические антитела; молекулярное встраивание в синтетические матрицы.

8. Новые источники сырья

Вовлечение в использование дешевых, возобновляемых и ╚доброкачественных╩ исходных материалов в качестве сырья и реактантов.

Возобновляемые исходные материалы: превращение СО₂ в спирты; получение водорода из возобновляемых источников сырья (путем парциального окисления спиртов); трансформация сахара в ценные химические полупродукты (например, полиолы).

Введение в химию жиров новых катализаторов (например, основанных на драгоценных металлах) и новых методов: катализаторы с неподвижным слоем для селективной гидрогенизации полиненасыщенных жирных кислот; твердые кислотно/основные катализаторы для реакций этерификации/трансэтерификации; улучшенные катализаторы для гидрогенизации жирных эфиров в жирные спирты, применение методов сверхкритической жидкости для отверждения жиров.

Функционализация алканов и их превращение в более ценные продукты (замена алкенов на алканы).

Примечания. Здесь достигнуты некоторые успехи, например, пропан уже используется вместо пропилена. Представляется, что превращение CH₄ по сингазному маршруту также является в первую очередь уже инженерной задачей. Осуществление прямого процесса функционализации метана все еще остается нерешенной задачей (высокая скорость конверсии, низкая общая степень окисления)

Селективное окисление с использованием молекулярного кислорода.

Рециклизация отработанного HС" (как продукта реакции хлорирования и фосгенизации), например, через деоксихлорирование.

9 .Разное

Следует обратить внимание на регенерирующую рециклизацию и/или удаление дезактивированных катализаторов.

Российский университет дружбы народов им.П.Лумумбы

I. Теоретические основы катализа.

Определение катализа. Классификация каталитических процессов. Роль катализа в производственных процессах и защите окружающей среды. Гомогенный катализ. Кинетика гомогенного катализа. Катализ кислотами и основаниями. Катализ комплексными соединениями металлов.

II.Гетерогенный катализ.

Катализ и термодинамика химических реакций. Мультиплетная теория катализа А.А.Баландина. Теория активных ансамблей Кобозева. Термодинамика реальных кристаллов и катализ. Катализ на неоднородных поверхностях. Каталитические яды и активаторы. Явление модифицирования гетерогенных катализаторов. Кинетика гетерогенно-каталитических реакций и методы их исследования. Влияние диффузии реагентов на скорость и селективность гетерогенно-каталитической реакции. Проницаемые для водорода мембранные катализаторы и явление сопряжения реакций на них.

Продолжительность курса (для аспирантов) - 20 часов.

III. Энергия активации гетерогенно-каталитической реакции.

Понятие о математическом моделировании каталитических процессов и реакторов. Основные типы промышленных гетерогенных катализаторов ( массивные, скелетные и нанесенные металлические катализаторы; оксидные катализаторы, цеолитные катализаторы).

IV. Электронные представления в катализе.

Ферментативный катализ. Иммобилизованные ферменты и их применение.

Продолжительность курса - - 36часов.

Лектор - академик Грязнов Владимир Михайлович.

Литература:

1. Баландин А.А. Современное состояние мультиплетной теории катализа. М., 1968.

2. Боресков Г.К. Гетерогенный катализ. М., 1986.

3. Герасимов Я.И. и др. Курс физической химии, т.2. М., 1973.

4. Грязнов В.М., Орехова Н.В. Катализ благородными металлами. Динамические особенности. М.,1989.

5. Крылов О.В., Киселев В.Ф. Адсорбция и катализ на переходных металлах и их оксидах. М., 1981.

6. Миначев В.М., Харламов В.В. Окислительно-восстанови-тельный катализ на цеолитах. М., 1990.

7. Накамура А., Цуцуи М. Принципы и применение гетерогенного катализа. М.,1983.

8. Полторак О.М. Лекции по теории гетерогенного катализа, М., 1968.

9. Полторак О.М., Чухрай Е.С. Физико-химические основы гетерогенного катализа. М., 1971.

10. Розовский А.Я. Катализатор и реакционная среда. М., 1988.

11. Сеттерфилд Ч. Практический курс гетерогенного катализа. М., 1984.

Российский химико-технологический университет им. Д.И.Менделеева

I. Гетерогенный катализ и каталитические процессы.

Принцип каталитического действия. Катализ в промышленности. Кинетика и механизм гетерогенно-каталитических реакций. Теория стационарных скоростей реакции, кинетические модели. Дезактивация катализаторов. Экспериментальные методы исследования катализаторов.

II. Структура катализатора.

Процессы в пористом зерне катализатора. Неподвижный и псевдоожиженный слой катализатора. Построение моделей и анализ процессов в слое катализатора. Реакторы для гетерогенно-каталитических процессов. Выбор промышленного реактора и оптимизация процесса в нем.

Продолжительность курса -часа (лекций - 34).

Лектор - д.х.н., проф. Бесков Владимир Сергеевич.

Литература :

1. Бесков В.С., Флокк В. Моделирование каталитических процессов и реакторов. М., Химия, 1991.

2. Киперман С.Л. Основы химической кинетики в гетерогенном катализе.

Catalyst, branching improve polyethylenes
(Катализатор, улучшающий полиэтилены)

     Dow Plastics has introduced a series of polyethylene resins aimed at consumer and industrial packaging film uses. Whether blown or cast, the resins are easier to process, and the resulting films have lower heat-sealing temperatures than linear low-density polyethylenes. The new films have greater impact strength and toughness, so users can make them thinner. The films also have better puncture resistance, decreasing generation of waste at the source. Kurt W. Swogger, director of research and development for polyethylene at Dow Plastics in Freeport, Texas, attributes the properties of the Elite brand resins to small amounts of long-chain branching from incorporation of 1-octene comonomer and to control of molecular architecture by the monocyclopentadiethyltitanium-based catalyst. Also, as the polyethylene chains wind back and forth to become aligned in lamellar crystalline regions, the occurrence of branches leads either to inclusion of the branch in the crystal or to initiation of a new, adjacent crystalline domain. The resulting «tie-molecules» holding the crystalline lamellae together add to the strength of films, Swogger says.

Methane activation at low temperature
(Активация метана при низкой температуре)

    Researchers in India have converted methane to higher hydrocarbons at yields of up to 45% at temperatures of only 400 to 600^oC. Using a nonoxidative process that combines methane and an alkene additive over a galloalumosilicate zeolite, Vasant R. Choudhary and coworkers at the national Chemical Laboratory in Pune have produced aromatic compounds with about 90% selectivity [Science, 275, 1286 (197)]. Other methane activation processes, based on oxidative or dehydrogenative coupling of methane to ethane or ethylene, are known to provide similarly high product selectivity. Those processes require much higher temperatures, however, and tend to produce unwanted carbon monoxide. The researchers propose a reaction mechanism based on hydrogen transfer between methane and the alkene additive on the catalyst surface. The zeolite, they explain, behaves as "a bifunctional catalyst with strong acid sites [and] dehydrogenation functions [caused by] zeolitic protons and extra framework gallium-oxide species. Support for their model is drawn from the enhanced methane conversion rates observed when using zeolites known to process the special gallium-oxide species. In addition, the researchers show that varying the methane-to-alkene reactant ratio markedly affects hydrogen production and conversion of methane to aromatic, as the reaction mechanism predicts.

(March 3, 1997 Chemical & Engeneering News)

 

     Methanol is a recognised alternative energy source as well as an important chemical feedstock. Its decomposition to hydrogen and carbon monoxide saves energy because the industrially produced waste heat can be used to increase a fuel's heating value. The decomposition is also important for increasing the fuel efficiency and reducing the amount of formaldehyde by-product. Catalysts containing nickel are active for this reaction, but further improvements are still needed - especially for the application to the recovery of waste heat. Such an improvement has recently been reported (Y. Matsumura, K. Kagawa, Y. Usami, M. Kawazoe, H. Sakurai and M. Haruta, Chem. Commun., 1997, 657). Methanol conversions of greater than 95%, with carbon monoxide selectivities of > 92%, are seen for methanol decomposition at 250^oC over Pt/Ni-silica supported catalysts (Pt/Ni surface atomic ratio of 0.11) in fixed bed continuous flow reactors under atmospheric pressure.

     In a similar vein, catalytic reduction of carbon dioxide to more valuable compounds is obviously of great benefit from an environmental viewpoint. This reaction usually requires severe conditions of high pressure and/or high temperatures which has severely hindered its commercial application. But this has now changed thanks to Japanese chemists Y.Kohno, T.Tanaka, T.Funabiki and S.Yoshida (ibid, 1997, 841). Gaseous carbon dioxide is efficiently reduced by hydrogen to carbon monoxide at room temperature and low pressure (25 kPa) by light irradiation (<300nm) in the presence of a zirconium oxide photocatalyst.

The configuration of the electroluminescent cells

    Architectural control of poly(ferrocenylsilane)s is now possible for the first time. Regioregular rrocenylsilane)s (4), end group-functionalised polymers with controlled molecular weight, and novel graft polymers (5) are all accessible by transition metal-catalysed ring opening polymerisation of strained ferrocenophanes at ambient temperatures (P.Gomez-Elipe, P.M.Macdonald and I.Manners, Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 1997, 36.762).

В СЕВЕРО-АМЕРИКАНСКОМ КАТАЛИТИЧЕСКОМ ОБЩЕСТВЕ

На 15-м съезде Северо-Американского каталитического общества (North American Catalysis Society) в мае 1997 г. было избрано новое руководство общества.

Dr. M.Albert Vannice, Penn State University ≈ президент;
Dr. Alex Bell, University of California ≈ вице-президент;
B.K.Warren, Union Carbide Corp. ≈ секретарь (адрес: bkw@medinah.atc.ucarb.com);
Dr. John N.Armor, Air Products & Chemicals ≈ казначей;
Dr. Richard D.Gonzalez, Tulane University ≈ экс-президент;
Web-адрес общества: http://www.dupont.com/nacs.
Dr. Leo Manzer (DuPont CR&D) стал обладателем премии 1997 г. Каталитического клуба Филадельфии за популяризацию катализа в обществе.
Prof. Raymond Dorte (University of Pennsylvania) стал обладателем премии Мичиганского каталитического общества за большие достижения в исследованиях в области катализа.
Dr. John M.Newsam был удостоен премии каталитического общества метрополии Нью-Йорка за "превосходство в катализе".
Prof. Roder A.Sheldon (Delft University), Dr. John F.Knifton (Shell Chemical Co.) удостоены премиями Пауля Н.Риландера (P.N.Rylander) 1997 и 1998 гг. за выдающийся вклад в области гомогенного и гетерогенного катализа.

Отделение катализа Канадского химического общества (The Catalysis Division, the Canadian Society for Chemistry) объявило об открытии своей web-страницы: http://www.chm.ulaval.ca/15scsc/.

Мексиканская каталитическая академия (Mexican Catalysis Academy) избрала своим президентом Dr. Gabriela Diaz (Instituto de Fisica-UNAM).

В ЕВРОПЕЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАТАЛИТИЧЕСКИХ ОБЩЕСТВ

Совет Европейской федерации каталитических обществ (European Federation of Catalytical Societies ≈ EFCATS) 31 августа 1997 г. в Кракове (Польша) переизбрал руководство Федерации на следующие два года. Президентом EFCATS стал проф. Ж.Ведрин (J.Vedrine) из лионского Института катализа (Франция), вице-президентом ≈ директор Института катализа и химии поверхности Польской академии наук (г.Краков) проф. Дж.Хабер (J.Haber). В соответствии с уставом Федерации экс-президентом стал сдающий полномочия нынешний президент проф. Э.Деруан (E.Deroune) из Ливерпульского центра исследования поверхности (Великобритания). Избраны также секретарь Федерации проф. А.Кортес (A.Cortes) из Испании и казначей проф. К.Форни (K.Forni) из Италии.
После совета EFCATS прошел конгресс EUROPACAT-III. Он собрал около 600 специалистов из всех стран Европы. Среди них около 50 были представителями России. На конгрессе EUROPACAT-III было заслушано 5 пленарных и около 170 устных докладов на 12-ти параллельных симпозиумах, а также представлено свыше 600 стендовых докладов.

На заседании совета EFCATS утверждено место и время проведения очередного Европейского конгресса по катализу EUROPACAT-IV. Он будет проходить в г. Римини (Италия) с 4 по 9 сентября 1999 г. под лозунгом "Катализ для устойчивого развития цивилизации".
Адрес EFCATS: http://www.icp.csic.es/efcats

.

16 марта 1996 г. исполнительный комитет EFCATS утвердил правила для подачи заявок на гранты на поддержку европейских конференций и иных совещаний, а также для подачи заявок на проведение европейских конгрессов по катализу (EUROPACAT) и грантов имени Франсуа Голта (Francois Gault) на чтение лекций. Ниже приводятся полные тексты этих документов.

GRANT OF EFCATS SUPPORT TO EUROPEAN CONFERENCES AND MEETING

The following rules were established at the EFCATS meeting in El Escorial, Spain, 16 March 1996.
EFCATS support to a conference or meeting may be granted only if a number of rules are observed:
1. The conference or meeting must be a European event, largely opened to all European groups active in catalysis. It must also be recognised world-wide.
2. The conference must serve a purpose which is presently not met by the EUROPACAT conferences nor duplicate any other current conference or meeting.
3. The organisation of the conference must have been approved by the catalysis society of the country in which the event will take place.
4. The application for EFCATS sponsorship must have been made at least one year in advance.
5. The conference must provide some financial return to EFCATS. For this purpose, a levy of ECU 16.00 will be made by EFCATS on the registration fee of each registered participant to conferences or meetings supported by EFCATS.
6. For the EUROPACAT congresses, however, the levy will be 10% of the total registration fees, to be transferred to the account of EFCATS after approval of the final accounts of the congress by the Board of EFCATS.

RULES AND PROCEDURES FOR THE PROPOSAL AND ORGANISATION OF EUROPACAT CONGRESSES

The following rules were established at the EFCATS meeting in El Escorial, Spain, 16 March 1996.
In addition to the rules set forth in the Constitution of EFCATS, the following timetable is proposed to decide on the location and organisation of forthcomning EUROPACAT congresses:
1. 3.5 years in advance, delegates make suggestions for future locations to the Board of EFCATS. The proposals should include a draft budget, a detailed description of the location and facilities, a guarantee of covering any eventual deficit of the congress organisation, and a letter of support from the national "catalysis" organisation. The Board or EFCATS examines the proposals at its Spring meeting.
2. 3 years in advance, a final decision is made by the Council, meeting in September, with respect to the location of the EUROPACAT conference. This decision is announced in the final circular of the EUROPACAT meeting held six months later.
3. 2 years in advance, at the EUROPACAT meeting, the Council proposes and discusses themes for the technical sessions of the next EUROPACAT meeting and lists plenary lectures proposals.
4. 1.5 years in advance, themes and plenary lectures are finalised. A full statement on the budget is submitted. The first circular is prepared and sent.
Note: All these rules become in force starting with the organisation of EUROPACAT-IV in Bologna. Thus, the location and general objectives of EUROPACAT-IV will be announced at EUROPACAT-III in Krakow where proposals for themes, plenary lectures and technical sessions will also be discussed by the Council of EFCATS.

THE FRANCOIS GAULT LECTURESHIP

The following rules were established at the EFCATS meeting in El Escorial, Spain, 16 March 1996.
1. The Francois Gault Lectureship is the most prestigious distinction that a catalytic scientist can receive from an European official body, EFCATS, bringing together and representing catalysis in Europe.
2. It is expected that the Francois Gault Lectureship (FGL) will give about ten (10) conferences all over Europe, including Central and Eastern Europe and the CIS. These locations will be agreed upon between the Lecturer and the Board of EFCATS.
3. The selection of the FGL will be based on his recognition as either a "famous" (a prominent scientist) and/or a ╚frontier╩ (research at the frontier of science) contributor to catalysis.
4. The election of the FGL will be made by the EFCATS Council. For this purpose, the President and Secretary of EFCATS should receive 6 months before the next EUROPACAT congress nominations by the EFCATS Council members (individual or collective). These nominations should indicate clearly the reasons for which the scientist is being nominated. All collected nominations will be circulated among the EFCATS delegates at least two months before the EUROPACAT conference at which the FGL election will take place during the EFCATS Council meeting.
5. The Francois Gault Lectureship will operate every other year, in alternance with the EUROPACAT congresses.
6. All living/lodging expenses are covered by the laboratories which host officially the F Gault Lecturer in the visited countries, EFCATS will not provide an homorarium. This will be left to the discretion of the individual hosts.
7. Travel expenses are agreed upon between the F. Gault Lecturer and the Treasurer and President of EFCATS. The F.Gault Lecturer is reimbursed directly by EFCATS for his travel expenses upon submission of all appropriate documentation, up to the agreed amount. The mode of sharing travel expenses between the various national catalysis organisation and EFCATS is proposed by the Treasurer of EFCATS and agreed upon at the latest before the next meeting of the EFCATS Officers.
Note: Nominations for the 1998 FGL should be received by Profs Derouane and Cortes before or on 1st March 1997.

ЕВРОПЕЙСКАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СЕТЬ ПРОМЫШЛЕННОГО КАТАЛИЗА
NICE (Network for Industrial Catalysis in Europe)

В 1997 г. создана Европейская информационная сеть промышленного катализа ≈ NICE. Мы приводим их первый информационный листок.

NICE Industrial members

Ahlstrom Machinery Corp.═ Akzo═ ARCO Chemical Company═ ARCO Europe═ BASF AG═ BP Chemicals═ DECHEMA e.V.═ DEGUSSA AG═ DSM Research═ Elf Aquitaine═ Elf Atochem S.A.═ Enichem SpA═ Exxon Chemical═ Glaxo-Wellcome═ Grace GmbH═ HOECHST AG═ Huls AG═ ICI Katalco═ ICI Research & Tecnology═ Centre═ ICI Polyurethanes═ Johnson Matthey═ Monsanto Europe S.A.═ NESTE Oy═ Norsk Hydro a.s═ REPSOL═ Rhone-Poulenc═ SHELL═ Snamprogetti═ Solvay Deutschland GmbH═ Solvay═ STATOIL═ Unilever═ EFCATS═ EFCE═

Erkki Kiiskila P.Hope Dr. David M. Braunstein T.Kilner Dr. E. Schwab Dr.M.P.Atkins, John Brophy Dr. Kurt Wagenmann Dr. P.Panster Dr. Frank van den Brink Dr. Jacques Bousquet Jean Bednarick G.Petrini, Paolo Cortesi Jim Hopwood D.Tapolczay Dr. H.H.Hofer Prof. Dr. K.Kuhlein W.Lambrecht, Dr.L. Heinrich Fred Hancock hnology Dr. Dale A. Laidler Arie Plaisier Dr. S.E. Golunski Dr.H.B. May Eeva-Liiisa Lakomaa Dr. Steinar Kvisle J.Sancho Jean F. Jenck I.Maxwell Dr. M.Marchionna, Dr. S. Rossini Dr.H.Meyer Thierry Piret Kjell Moljord Ch. Adams Prof. Eric G. Derouane University of Liverpool Leverhulme Centre for Innovative Catalyse Prof. B. Delmon UCL ≈ Unite de Catalyse et Chimit de Materiaus divises