Мемориальный семинар в честь академика Замараева: фотохимия и катализаторы для энергетики

Институт катализа СО РАН провел семинар и конкурс именных аспирантских стипендий в знак памяти одного из основателей организации Кирилла Ильича Замараева. Участники конкурса представили работы, в разной мере связанные с тематикой фотокатализа и созданием новых катализаторов. Лучшими стали исследования, посвященные преобразованию углекислого газа в ценные химические продукты и разработке каталитических систем для энергетики.

Кирилл Ильич Замараев (1939–1996) — выдающийся российский ученый, академик, деятельный организатор науки и талантливый педагог, который внес крупный вклад в развитие химической физики и науки о катализе. В Институте катализа он начал работать в 1977 году и значительно расширил исследования элементарных каталитических реакций на атомно-молекулярном уровне с применением современных физических и кинетических методов, в частности, в области фотокатализа.

«Кирилл Ильич, с которым я сотрудничал с 1969 года, был полностью предан науке. Работали мы много, иногда круглосуточно, он очень тщательно относился к написанию статей, выверял все до запятой. Он, переехав в Академгородок из Москвы, поставил мне задачу развивать фотокаталитическое направление, чем я и занялся. Кирилл Ильич активно вел и научные исследования, и занимался практикой — он возглавлял МНТК «Катализатор», который плотно взаимодействовал с промышленностью», — поделился воспоминаниями председатель Сибирского отделения РАН, научный руководитель ИК СО РАН, академик Валентин Пармон.

В стипендиальном конкурсе участвовали четыре аспиранта с темами:

• «Исследование композитных фотокатализаторов на основе TiO₂ и 2D-материалов в реакции восстановления CO₂ под действием видимого света» (Роман Алексеев);
• «Разработка полупроводниковых материалов на основе диоксида титана, оксида вольфрама и графитоподобного нитрида углерода для фотоэлектрохимических приложений» (Виктория Ломакина);
• «Синтез и исследование катализаторов с гетеропереходом на основе оксосоединений Cu, Ti, Bi, W, V для фотоэлектрокаталитического восстановления СО₂ в органические соединения» (Данил Польских);
• «Структурные особенности никелевых и рутениевых катализаторов на основе смешанных оксидов Ce1-xZrxO2 для процессов метанирования оксидов углерода» (Надежда Харченко).

Младший научный сотрудник Отдела гетерогенного катализа, аспирант первого года обучения Роман Алексеев исследует проблематику энергоэффективного преобразования углекислого газа путем его фотокаталитического восстановления в ценные органические продукты. В ходе работы предполагалось, что создание композитных гетероструктур на основе диоксида титана и двумерных материалов позволит повысить фотокаталитическую активность под действием видимого света.

«Мы изучали методы модификации диоксида титана путем нанесения частиц графитоподобного нитрида углерода, меди и двумерных карбидов переходных металлов. Результаты показали, что опробованные подходы к модификации позволяют многократно увеличить активность образования метана под действием солнечного света. Ожидается, что дальнейшие исследования в направлении повышения эффективности процесса позволят превращать промышленные выбросы CO₂ в синтетическое топливо, замыкая углеродный цикл», — рассказал он.

Младший научный сотрудник Отдела гетерогенного катализа, аспирант третьего года обучения Виктория Ломакина занимается тематикой эффективного аккумулирования и логистики энергоносителей в контексте водородной энергетики. Научная гипотеза исследования базировалась на возможности кратного увеличения активности в получении водорода за счет управления архитектурой полупроводников.

«В рамках реализации этой задачи была проведена оптимизация методов синтеза тонкопленочных анодов и апробированы различные стратегии модификации диоксида титана, оксида вольфрама и графитоподобного нитрида углерода. Ключевым достижением стало внедрение архитектурного подхода формирования каскадных многослойных фотоэлектродов на основе гетеропереходов II типа, обеспечивающего наиболее высокую фотоэлектрохимическую активность системы», — пояснила исследовательница. В долгосрочной перспективе разработанные технологические решения могут стать основой для промышленно масштабируемых систем получения водорода.

Младший научный сотрудник Отдела нетрадиционных каталитических процессов, аспирант второго года обучения Данил Польских представил работу, посвященную фотоэлектрокаталитическому восстановлению углекислого газа на полупроводниковых катализаторах.

«Под действием света в полупроводниках генерируются активные частицы, электроны и дырки, способные инициировать химические превращения. Однако эти носители заряда часто рекомбинируют в объеме материала, не достигая поверхности. Главная задача данной работы заключалась в том, чтобы создать такую комбинацию полупроводников, при которой большая часть электронов направлялась бы на восстановление CO₂ до органических молекул. Мы реализовали синтетический подход, который обеспечивает самоорганизацию четырехфазной системы на уровне наноразмерных частиц», — объяснил ученый. Также было уделено внимание определению маршрутов переноса электронов и дырок между фазами — это важно для фундаментального понимания протекающих процессов.

Младший научный сотрудник Отдела исследования катализаторов, аспирант третьего года обучения Надежда Харченко разрабатывает научные основы для создания эффективных катализаторов процессов получения синтетических топлив, запасания энергии от возобновляемых источников и синтеза высокоочищенного водорода.

«Мы предположили, что исследование аспектов формирования и закрепления частиц активного компонента на поверхности носителей, уровня взаимодействия металл-носитель во взаимосвязи со способами получения катализаторов, их активность в реакциях гидрирования оксидов углерода обеспечит фундаментальную базу для разработки высокоактивных материалов и позволит создать новые улучшенные катализаторы для процессов селективного гидрирования монооксида углерода и углекислого газа. В ходе работы мы получили уникальные данные о составе и структуре ультрадисперсных соединений активного компонента, фазах взаимодействия металл-носитель в катализаторах на основе никеля и рутения, нанесенных на оксиды церия-циркония. Также мы выяснили, что выбор газовой среды для заключительной термообработки при синтезе катализаторов может выступать в качестве инструмента регулирования размера частиц нанесенного металла, уровня взаимодействия металла с носителем», — сказала она.

В конкурсе победили Роман Алексеев и Надежда Харченко. Поздравляем и желаем достижения научных высот!

---

О стипендиатах прошлого года — здесь.