КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 17-73-10320

НазваниеИзучение адсорбции высокотоксичных газов (выбросов ТЭЦ) на металл-органические каркасы методами ЭПР спектроскопии

Руководитель Шевелева Алена Михайловна, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт "Международный томографический центр" Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл

Конкурс №23 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-505 - Строение молекул и молекулярная спектроскопия

Ключевые слова Металл-ограничесикие каркасы, адсорбция газов, ЭПР спектроскопия,ENDOR, HYSCORE, гетерогенный катализ

Код ГРНТИ31.15.00

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Пористые структурно-гибкие МОК являются перспективными и оригинальными соединениями, активно исследуемыми в последние годы. [Nanoscale 2015, 7, 7482-7501] Они состоят из неорганических подструктур (кластеров, доменов, слоев), соединенных между собой органическими молекулами. МОК сочетают в себе высокую сорбционную ёмкость, малую плотность решетки, наличие активных центров и огромный модификационный потенциал. Основным направлением исследований данных систем является адсорбция различных газов c целью хранения или разделения на компоненты, помимо этого особый интерес представляют новые каталитические материалы на основе МОК. Данные материалы достаточно активно исследовались различными методиками такими как: in situ рентгеноструктурный анализ (РСА), калориметрия, ИК-спектроскопия, рассеяние нейтронов, ЯМР, ЭПР и молекулярно динамические расчеты (МД). В представляемом проекте предлагается применить методы ЭПР спектроскопии, как наиболее эффективные для изучения взаимодействия выбранных газов (NO2, NO, NH3) с пористыми средами.[Phys.Chem.Chem.Phys., 2009,31, 6664-6675; Inorg.Chem.,2015, 54,3456-3461] Одними из наиболее токсичных газов, выделяющихся при производстве энергии, являются NO2 и NO. По своей электронной структуре данные газы являются радикалами, что позволяет применить методы ЭПР спектроскопии, и на молекулярном уровне изучить механистические аспекты сорбции газов в каркас. А именно: установить сайты адсорбции, геометрию взаимодействия молекул газа с активными центрами каркаса, определить параметры сорбции. Ранее подобный подход показал свою эффективность для изучения адсорбционных центров в цеолитах [Phys.Chem.Chem.Phys., 2009,31, 6664-6675]. Для газа NH3 при взаимодействии с активными центрами в пористых средах ранее в литературе наблюдался эффект переноса электрона с молекулы аммиака на структуру каркаса. В настоящем проекте предлагается исследовать данный процесс при взаимодействии аммиака с активными гидрокса группами каркасов MFM-300(Al) и MFM-305(Al).[ Inorg.Chem.,2015, 54,3456-3461] Следует отметить, что для исследования МОК данные подходы будут использованы впервые, что обуславливает научную новизну заявленного исследования. Ранее в литературе было показано, что введение каталитически активных центров в МОК является перспективным направлением исследования для гетерогенного катализа.[ Energy Environ. Sci., 2015, 8, 364-375] В качестве одного из подходов для утилизации токсичных газов возможно осуществлять их каталитическое превращение на внутренней поверхности пор МОК. В качестве первоначального этапа предлагается изучение адсорбции газов (NO2 и NO) для серии каркасов MFM-300(Al/Fe) со смешанным составом ионов металлов алюминия и железа (3+) с низкой относительной концентрацией железа (0.1, 0.5, 1, 2 %). Такой ионный состав обусловлено каталитической активностью ионов железа [Biochemistry, 2001,7,40],а его малая концентрация объясняется тем, что каркас MFM-300(Fe) с 100% количеством железа крайне нестабилен при адсорбции газа NO2. Так как ион железа встроенный в структуру каркаса находится в состоянии Fe3+ и является парамагнитным ионом, наблюдаемым в ЭПР, то изменения сигналов ЭПР при внедрении молекул газа можно определять не только для адсорбированных газов, но и для самого иона железа. Даная задача и предложенный подход для ее решения формулируется впервые. Суммируя, в связи с растущим интересом к МОК и высокой информативностью метода ЭПР спектроскопии, высокая актуальность данного направления исследований определяется (а) новыми перспективными материалами МОК (МFM-300(Al), МFM-305(Al),) (б) выбором уникальной задачи по утилизации газов актуальных для энергетической промышленности. Ожидаемые результаты соответствуют мировому уровню и будут опубликованы в ведущих журналах в области химии.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---