Институт катализа СО РАН улучшил метод синтеза нанокристаллов цеолитов

Специалисты ФИЦ «Институт катализа СО РАН» разработали усовершенствованный метод парофазной кристаллизации, который позволяет производить нанокристаллы цеолитов с выходом 100 %. Это достижение имеет важное значение для нефтеперерабатывающей отрасли, поскольку оно не только повышает эффективность синтеза, но и значительно снижает объем токсичных сточных вод, образующихся при производстве цеолитов.

Цеолиты представляют собой микропористые материалы с упорядоченной структурой, которые играют ключевую роль в химической промышленности, особенно в процессах катализа и адсорбции. В нефтепереработке они используются как важный компонент бифункциональных катализаторов, применяемых в гидроочистке и гидрокрекинге. Однако традиционные методы синтеза, такие как гидротермальная обработка, имеют несколько недостатков. Этот процесс требует долгих этапов центрифугирования, большого количества воды и дорогостоящих структурообразующих агентов, что делает его не только энергоемким, но и экологически рискованным из-за образования токсичных сточных вод.

Исследователи из Института катализа СО РАН предложили использовать метод парофазной кристаллизации, который устраняет эти проблемы. Этот метод был впервые описан в 1990-х годах, но в новой разработке ученые внесли важные дополнения, такие как твердофазное смешение реагентов. Суть технологии заключается в обработке сухого геля из предшественников парами воды в автоклаве, при этом твердая и жидкая фаза не вступают в прямой контакт. Такой подход позволил достичь 100 % выхода продукта, что в два раза превышает результат, достигаемый при традиционном синтезе. Это также привело к удешевлению процесса и улучшению экологических характеристик, поскольку объем токсичных сточных вод сократился.

По словам младшего научного сотрудника Отдела нетрадиционных каталитических процессов Алины Брагиной, важность разработки новых методов синтеза нанокристаллов цеолитов трудно переоценить. В настоящее время российские цеолиты по качеству значительно уступают зарубежным аналогам. Так, в отечественных образцах самый маленький размер кристаллов составляет 1 микрометр, в то время как у зарубежных производителей он достигает 300-400 нанометров. Разработка эффективных методов получения цеолитов является необходимым шагом для сокращения зависимости от импорта и улучшения качества отечественной продукции.

На данный момент ученые продолжают эксперименты по оптимизации метода для удешевления и упрощения процесса получения бестемплатного цеолита ZSM-5. В будущем они планируют масштабировать разработанную технологию для лабораторных испытаний и испытать полученные цеолиты в процессах каталитической гидроизомеризации и гидрокрекинга, что позволит улучшить технологические характеристики процессов нефтехимической переработки.