Российские ученые разработали эффективные катализаторы получения изобутилена

Сотрудники ФИЦ «Институт катализа им Г. К. Борескова СО РАН» при поддержке Российского научного фонда (РНФ) создали катализаторы для производства изобутилена. Ученым удалось решить проблемы дороговизны и токсичности, которые есть в существующих системах. Доля выхода изобутилена составила рекордные 45%, что актуально в условиях снижения производства изобутилена в стране, сообщается в пресс-релизе ИК СО РАН.

Изобутилен широко используется в производстве растворителей, аэрозолей, хладагентов, для повышения качества топлива, а также в производстве полимеров. Объем мирового рынка изобутилена в 2023 году оценивался в 28,6 млрд долл., а к 2030-му прогнозируется достижение 38,9 млрд долл. со среднегодовым темпом роста 4,5%.

В России из-за ковидных трудностей и последующих санкций объем производства снизился с 2019 года на 30%. Особенно сильно это сказалось на бутилкаучуке — ключевом компоненте для автомобильной промышленности. В связи с этим отечественные технологии получения изобутилена критически важны.

Оксид циркония — доступный и нетоксичный

Сейчас в производстве изобутилена методом дегидрирования изобутана используют два типа катализатора — на основе платины и хрома, у которых есть заметные недостатки.

«Платиновые катализаторы обладают достаточно высокой стоимостью, тогда как хромсодержащие катализаторы высокотоксичны. Поэтому исследователи прикладывают значительные усилия в поиске новых эффективных и в то же время недорогих и экологически безопасных катализаторов дегидрирования», — рассказывает младший научный сотрудник отдела гетерогенного катализа ИК СО РАН Александр Нашивочников.

По словам ученого, «на сцену выходит» оксид циркония. Долгие годы его исследовали в дегидрировании, но в качестве носителя катализатора. И совсем недавно было обнаружено, что он проявляет собственную высокую активность, не уступая промышленным катализаторам, но при этом доступен и нетоксичен.

Оксид циркония интересен тем, что работает сам по себе — ему не нужен носитель. Он активен за счет кислородных вакансий: чем больше активных центров дегидрирования, тем он эффективнее работает. Исследователи с помощью лазера синтезировали в восстановительной атмосфере системы с увеличенным числом кислородных вакансий, запустили реакцию дегидрирования изобутана и получили один из самых высоких описанных в литературе результатов — 45% выхода изобутилена.

Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (проект № 24-23-20066) и правительства Новосибирской области.