ФИЦ "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, 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.
Младший научный сотрудник Отдела гетерогенного катализа, аспирант первого года обучения Роман Алексеев исследует проблематику энергетически эффективного 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.
Изучались 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.
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. Ученые апробировали различные стратегии модификации диоксида титана, оксида вольфрама и графитоподобного нитрида углерода. Ключевым достижением стало внедрение архитектурного подхода формирования каскадных многослойных фотоэлектродов на основе гетеропереходов второго типа, обеспечивающего наиболее высокую фотоэлектрохимическую активность системы. 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. Ученые реализовали синтетический подход, который обеспечивает самоорганизацию четырехфазной системы на уровне наноразмерных частиц. Также было уделено внимание определению маршрутов переноса электронов и дырок между фазами, что 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 синтетического топлива, запасания энергии от возобновляемых источников и синтеза чистого водорода.
Исследование аспектов формирования и закрепления частиц активного компонента на поверхности носителей, уровня взаимодействия металл-носитель во взаимосвязи со способами получения катализаторов и их активности в реакциях гидрирования оксидов углерода обеспечит фундаментальную базу для разработки высокоактивных материалов, позволяя создать новые улучшенные катализаторы для процессов селективного гидрирования монооксида углерода и углекислого газа. В ходе работы удалось получить 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 ученые выяснили, что выбор газовой среды для заключительной термообработки при синтезе катализаторов может выступать в качестве инструмента регулирования размера частиц нанесенного металла, а также уровня взаимодействия металла с носителем.
В конкурсе победили Роман Алексеев и Надежда Харченко.
