ИСТИНА

Цеолиты – это уникальный класс соединений с упорядоченной структурой, образующей трехмерную систему однородных пор, имеющих молекулярные размеры. Благодаря особенностям строения и геометрии пор эти материалы могут избирательно адсорбировать молекулы с соответствующими размерами, а, следовательно, способны проявлять молекулярно-ситовые свойства. В настоящее время известно более 225 структурных типов цеолитных молекулярных сит, позволяющих варьировать размеры пор с точностью до 0,1 нм в интервале от 0,3 до 1,2 нм. Наряду с молекулярно-ситовыми свойствами цеолиты проявляют ионообменные и каталитические свойства, обладают высокой термостабильностью и кислотостойкостью. Как катализаторы они имеют широкий спектр применения в нефтеперерабатывающей промышленности, нефте- и газохимии, органическом и тонком органическом синтезе и занимают особое место среди катализаторов гетерогенно-каталитических процессов. В настоящее время в литературе накоплено большое количество сведений по структуре, составу и типам активных центров цеолитных катализаторов. По типу активных центров их можно разделить на четыре основные группы: бренстедовские кислоты, льюисовские кислоты, основные системы и окислительно-восстановительные системы. Возникновение бренстедовской кислотности у цеолитов связывают с замещением атомов кремния Si4+ в кремне-кислородной решетке на атомы алюминия Al3+ или другие трехвалентные элементы. Льюисовские кислотные центры образованы координационно-ненасыщенными атомами Al, Sn, Zr и др., которые могут быть локализованы как в структуре молекулярного сита, так и в соединениях включения. Основные центры возникают в щелочных и щелочноземельных формах цеолитов. В качестве таких центров могут выступать основные атомы кислорода структуры, а также частицы основных оксидов и гидроксидов щелочных и щелочноземельных металлов, находящиеся во внерешеточном пространстве. Окислительно-восстановительные свойства связывают с атомами переходных металлов, входящих в анионный или катионный состав структуры, а также с различными соединениями включения: частицами металлов, оксидов, иммобилизованными ферментами или активными металлокомплексами. Сила различных центров определяется их строением, локализацией в структуре цеолита и ближайшим окружением. В докладе будут рассмотрены основные типы катализаторов на основе цеолитных молекулярных сит, проанализированы механизмы их синтеза, активации, каталитического действия и дезактивации, обобщены основные факторы, определяющие их каталитическую активность и селективность. Особое внимание будет уделено методам исследования цеолитных катализаторов. Будут проанализированы возможности спектральных методов ЯМР, ИКС, КР и УФ, методов на основе рентгеновского излучения, электронной микроскопии, а также адсорбционных методов. При этом, будут рассмотрены традиционные «ex situ» подходы к исследованию структуры, состава и свойств цеолитов и новые “in situ” методы, позволяющие осуществлять прямое наблюдение за синтезом и катализом непосредственно в ходе процесса. В заключительной части доклада будут обсуждены возможности направленного формирования структуры и активных центров цеолитов для создания высокоэффективных каталитических систем на их основе.