Российский научный фонд был создан в ноябре 2013 года по инициативе президента России. Организация проводит конкурсный отбор научных и научно-технических программ и проектов в сфере фундаментальных и поисковых исследований, направленных на получение новых знаний об основных закономерностях строения и функционирования окружающей среды человека. Основная задача фонда — выявление и поддержка наиболее перспективных научных проектов.
Проект исследователей НГУ и Института катализа им. К. Г. Борескова СО РАН под руководством старшего научного сотрудника лаборатории структуры и функциональных свойств молекулярных систем Физического факультета НГУ и ИК СО РАН Даниила Колоколова направлен на исследование механизмов разделения ксилолов при помощи нового класса микропористых сорбентов — металл-органических каркасов. Разделение изомеров ксилолов — один из наиболее востребованных процессов в современной химической индустрии как в мире, так и в России. По итогам полученных результатов научная и практическая значимость такого исследования была высоко оценена, и проект вошел в список лучших научных результатов РНФ за 2018 год. Кроме того, в ходе работы учеными было опубликовано четыре статьи в международных изданиях, в том числе в журнале Science.
Основная цель проекта — понять на молекулярном уровне механизм селективности разделения ксилолов новыми сорбентами и определить оптимальное строение для этой задачи. На сегодняшний день на место традиционных технологий криодистилляции и сверхчеткой ректификации приходят новые энергоэффективные методы разделения при помощи селективной абсорбции с использованием специально подобранных молекулярных сит. Однако даже самые современные процессы на основе синтетических цеолитов являются все еще крайне энергозатратными. Для решения данной проблемы учеными был изучен ряд сорбентов нового типа — металл-органических каркасов. Все выбранные каркасы способны к селективному разделению ксилолов при менее энергозатратных условиях по сравнению с традиционными сорбентами. В ходе работы удалось определить механизм разделения на молекулярном уровне и понять, чем новые материалы лучше. В частности, микропористые каркасы обладают подвижной структурой и могут селективно адаптироваться под гостевую молекулу, в отличие от цеолитов. Также за счет менее жесткой структуры гостевые молекулы более подвижны, что позволяет проводить процесс селективного разделения даже при комнатной температуре, в то время как для процессов на основе цеолитов требуется температура не ниже 110 оС.
— Главное, что мы хотели понять, — механизм селективности материалов и то, какое влияние оказывает разная геометрия на вещества с похожими химическими свойствами. При исследовании мы определили три материала, которые способны делить ксилолы, и у одного из исследованных каркасов селективность оказалась равна 5 при 80—90 оС, в то время как у тех же цеолитов селективность 3,5 при 110 оС, — объяснил Даниил Колоколов.
Ученый подчеркнул, что, согласно его наблюдениям, работ такого уровня по исследованию механизмов разделения различного углеводородного сырья в России не так много. Исследователь также отметил, что при разработке проекта были поставлены и достигнуты реальные цели, а основные принципы работы каждого каркаса сформулированы в доступной форме, кроме того, были составлены рекомендации для синтеза более эффективных модифицированных сорбентов.
.jpg "Четыре команды студентов НГУ вошли в число победителей и призеров онлайн-соревнований TechArena Siberian Challenge-2024")
