Определены ключевые свойства силикатных стекол, в частности, способность стабилизировать в объеме стекловолокон (СВ) высокодисперсные наночастицы Pd, высокая растворимость ацетилена и водорода, их повышенная подвижность, которые в сумме обеспечивают высокие активность и селективность Pd/СВ катализаторов в гидрировании ацетилена в избытке этилена, причем в широкой области конверсий ацетилена вплоть до его полного превращения. Установлено, что для широкого круга моно-, биметаллических систем, включая катализаторы с одиночными атомами палладия, величина TOF слабо зависит от его дисперсности и природы носителя, т.е. реакцию можно считать структурно-нечувствительной. Тем не менее, при переходе к одиночным атомам палладия наблюдается тенденция к снижению частоты оборотов, что, по-видимому, связано с замедлением скорости диссоциации водорода или его спилловера. На основе изотопно-кинетических данных количественно определены нежелательные вклады в селективность процесса, обусловленные гидрированием ацетилена и этилена из газовой фазы в этан. Высокие селективности сплавных биметаллических систем с одиночными атомами палладия при приближении к полной конверсии ацетилена обусловлены низкой скоростью гидрирования слабо адсорбированного этилена в этан, а Pd/СВ катализаторов – полным исключением маршрута гидрирования этилена из газовой фазы.

Исследован процесс гидроочистки дизельного топлива фракции 180–320 °С на образцах свежего и отработавшего Co-Mo катализатора после двух лет его работы в промышленном реакторе. Установлено, что с увеличением температуры содержание серы в пробах дизельного топлива, очищенного на свежем и отработавшем катализаторах, достаточно близко друг к другу, несмотря на то, что удельная поверхность отработавшего катализатора на 40 % ниже, чем у свежего. Зависимость эффективной константы скорости реакции гидродесульфуризации kэф от температуры гидроочистки в области низких температур процесса до 320–330 °С характерна для кинетической области гетерогенного катализа, осложненной внешнедиффузионным сопротивлением. При повышении температуры до 420 °С процесс гидроочистки дизельного топлива переходит во внешнедиффузионную область. Энергия активации реакции гиродесульфуризации на отработавшем Co-Mo катализаторе находится на уровне энергии активации для свежего катализатора (соответственно 81,1 и 80,5 кДж/моль). Рассмотрена гипотеза о специфике деактивации катализатора.

Разработан ряд термостойких, теплопроводных и селективных катализаторов на основе никелевого высокопористого пеноячеистого материала (ВПЯМ) и сетчатого носителя для воздушной конверсии низших алканов в инициирующие горение добавки к топливу, подаваемому в двигатель, в виде синтез-газа. Приготовление катализатора включало подготовку носителя на основе никелевого ВПЯМ (Ni – 99,95 %, PPI = 40) либо фехралевой сетки, разработку поверхности носителя и формирование структурированных блоков, термообработку образцов, нанесение активного компонента методом неоднократной совместной пропитки солями ацетатов магния и никеля и ступенчатую термообработку. С использованием данной методики были приготовлены катализаторы NiO-MgO/(ВПЯМ или фехраль), которые были испытаны в реакциях воздушной конверсии пропана, пропан-бутана, природного газа, а также в три-риформинге. Катализаторы в течение 80–100 ч во всех экспериментах показали конверсию на уровне 90–96% при объемной скорости 32000–71000 ч^–1 без коксообразования при коэффициенте избытка воздуха 0,31–0,43. Для численного анализа полученных результатов разработана двухфазная двухтемпературная математическая модель воздушной конверсии сжиженных углеводородных газов (СУГ), которая показала хорошее согласование с полученными экспериментальными данными по температурам катализатора и потока, а также по составу газовой смеси на выходе. В качестве практического примера использования результатов приведен расчет генератора воздушной конверсии СУГ на тепловую мощность 100 кВт.

Необходимость глубокой переработки тяжелых сортов нефти приводит к росту производства углеводородных газов. Образующиеся бутаны не всегда находят эквивалентный рынок сбыта. В работе рассмотрена возможность получения путем окисления промышленной изобутановой фракции смеси оксигенатов с высоким октановым числом. Реакцию осуществляли как в отсутствие, так и в присутствии катализаторов, в качестве которых испытаны Au/Silicalite-1 и Cu/SiO₂. Исследовано влияние факторов, позволяющих снизить образование нежелательных примесей (гидропероксидов, пероксидов, кислот). Целевым продуктом является трет-бутиловый спирт (ТБС), который получается с селективностью 64–69 % при конверсии бутанов 55–69 %. ТБС имеет октановое число 113 ед. ОЧИ. Наряду с ТБС в ходе окисления образуется спирты и кетоны с октановым числом 106–115 ед. ОЧИ. Лучший результат получен при осуществлении процесса в присутствии катализатора Cu/SiO₂. С единицы объема реакционного пространства в присутствии катализатора снимается на 18 % больше ТБС и в 2,9 раза больше кетонов, чем при окислении без катализатора. Суммарная производительность по продуктам, пригодным для использования в качестве высокооктановых компонентов, достигает 40 г/(л·ч), а октановое число этой смеси составляет ≈111 ед. ОЧИ. Смесь оксигенатов на основе ТБС обладает более низкой летучестью по сравнению с метил-трет-бутиловым эфиром, что особенно важно для стабильности бензинов в летнее время года.

Изучены физико-химические свойства отработанного промышленного Со-Мо/Al₂O₃-катализатора гидроочистки дизельного топлива. С привлечением методов ИК, ТГ, ДТА и СЭМ установлено, что поверхность катализатора равномерно покрыта пленкой кокса; в состав «мягкого» кокса преимущественно входит смесь предельных углеводородов с невысокой степенью разветвленности структуры. Кокс окисляется при температуре 190–375 °С («мягкий» кокс) и 375–525 °С («жесткий» кокс); его количественное удаление достигается окислительным обжигом на воздухе при 550 °С в течение 3 ч. С использованием методов РФА, СЭМ, низкотемпературной адсорбции азота и химического анализа показано, что в отработанном катализаторе произошло значительное изменение его структуры (имеются фазы Co₃O₄, CoCO₃ и CoSO₄·6H₂O), на 7,7 % уменьшилось содержание Мо, произошло накопление примесей Fe, Na и V, в результате спекания снизились удельная поверхность и общий объем пор на 31,5 и 28,4 % соответственно. Полученные данные необходимы для разработки схемы его утилизации.

Приведены данные о влиянии природы алюмокремнеземного носителя и температуры его обработки аммиачно-карбонатным раствором, содержащим аммиачно-карбонатный комплекс меди, на удельную поверхность, химический и фазовый состав прекурсора активного компонента и свойства медьсодержащих катализаторов в реакции дегидрировании циклогексанола. Увеличение температуры обработки аморфного кремнезема в форме белой сажи аммиачно-карбонатным раствором приводит к возрастанию доли химически закрепленного прекурсора до полного связывания его с носителем с образованием привитой фазы. Подтверждена повышенная термостабильность катализатора на белой саже с бемитом по сравнению с образцами, приготовленными на пирогенном кремнеземе.

Влияние плазмы коронного разряда отрицательной полярности на скорость фотокаталитического окисления (ФКО) паров ацетона и бензола исследовали путем изучения динамики изменения состава газо-воздушной смеси в статическом реакторе вместимостью 404 л методом ИК-спектроскопии in situ. В качестве фотокатализатора использовали диоксид титана марки Hombifine N, который освещали светом УФ-ламп с длиной волны λ = 365 нм. Скорость фотокаталитического окисления паров субстрата сравнивали со скоростью окисления в плазме коронного разряда, скоростью темнового окисления озоном (побочным продуктом горения разряда), скоростью фотокаталитического окисления в присутствии озона, а также со скоростью фотокаталитического окисления при одновременной обработке среды плазмой коронного разряда. Показано, что скорость окисления различных субстратов как отдельно в плазме, так и в озонсодержащей атмосфере гораздо ниже, чем при фотокаталитическом окислении, однако при применении коронного разряда повышается скорость протекания фотокаталитического окисления так же, как и скорость окисления в озонсодержащей атмосфере. При этом существенное накопление озона в газовой смеси при воздействии разрядом отмечается только после расходования 80–90 % окисляемого субстрата. Определен порядок реакции ФКО ацетона по озону и показано, что воздействие плазмы позволяет значительно ускорить ФКО бензола за счет существенного снижения дезактивации фотокатализатора, наблюдаемого при индивидуальном ФКО бензола.

Ген термостабильной эстеразы бактерии Ureibacillus thermosphaericus был экспрессирован в штамме E. coli BL21(DE3) в составе генетической конструкции pET32b-estUT1, содержащей домен TrxA, под контролем Т7-промотора. Удельная активность и относительная термостабильность полученного таким образом рекомбинантного фермента увеличилась от 45,2 до 65,8 % (инкубация 1 ч при 70 °С). Обнаружено, что дополнительный домен TrxA не оказывает заметного влияния на рН оптимум активности фермента и его субстратную специфичность. В то же время отсутствие домена TrxA обусловливает значительное увеличение стабильности estUT1 в присутствии различных химических веществ, включая этанол и метанол. Максимальная каталитическая эффективность (k_cat /KM) для эстеразы зарегестрирована в отсутствие домена TrxA и составила 280,0 с^–1·мМ^–1. Таким образом, введение дополнительного процессируемого домена TrxA, с одной стороны, позволяет секретировать фермент в растворенном виде, но, с другой, снижает термостабильность целевого белка.