Анотація до роботи:

КонгуроваІ.В. Вуглецеві нанотрубки – носії оксидних каталізаторів реакції окиснення СО. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.04 – фізична хімія. Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2006.

Досліджено фізико-хімічні властивості систем, що складаються з оксидної Cu-Co-Fe активної фази, яка нанесена на вуглецеві нанотрубки (ВНТ), що синтезовані методом термокаталітичного розпаду СО на оксидах Ni, Fe та Co, та їх каталітичні властивості в реакції окиснення СО. Показано, що низькотемпературний перебіг процесу окиснення СО обумовлений оптимальною міцністю зв’язку карбоксильних груп з поверхнею носіїв з нанесеною каталітично активною фазою Cu₂(OH)₃NO₃. Встановлено зв’язок між природою носія та способом нанесення оксидної Cu-Co-Fe системи, відповідного за утворення високоактивних низькотемпературних каталізаторів окиснення СО. Найвищу активність показав зразок з поступовим заповненням ВНТ(NiO), внаслідок утворення дрібнодисперсної фази Cu₂(OH)₃NO₃ у внутрішньому поверхневому шарі ВНТ. Для синтезу високоактивного зразка на ВНТ(Со₂О₃) необхідно одноразове нанесення оксидної Cu-Co-Fe активної фази з утворенням дрібних кристалів фази Cu₂(OH)₃NO₃ у зовнішньому поверхневому шарі. Вивчення кінетики окиснення СО на нанесеній на ВНТ оксидній Cu-Co-Fe системі показало узгодження експериментальних даних з механізмом Ілі-Ріділа.

1. Встановлено, що в поверхневому шарі ВНТ існують карбоксильні групи, які можуть бути центрами приєднання каталітично активної Cu-Co-Fe оксидної системи з подальшим утворенням оптимального для низькотемпературного окиснення СО активного центра.

2. Показано, що тільки ВНТ(NiO) має всі необхідні умови для внутрішнього заповнення оксидною Cu-Co-Fe системою. Інші вивчені ВНТ здатні зв’язувати активний компонент тільки зовнішнім поверхневим шаром.

3. Доведено, що висока каталітична активність вивчених зразків пов’язана з існуванням в їх поверхневому шарі фази Cu₂(OH)₃NO₃, в якій атоми Сu частково заміщені на атоми Co та Fe.

4. Встановлено зв’язок між природою носія, способом нанесення оксидної Cu-Co-Fe системи та активністю утворених каталітичних систем в реакції окиснення СО. Найвищу активність показав зразок з поступовим заповненням ВНТ(NiO), внаслідок утворення дрібнодисперсної фази Cu₂(OH)₃NO₃ у внутрішньому поверхневому шарі ВНТ. Для синтезу високоактивних каталізаторів на основі ВНТ(Со₂О₃) необхідно одноразове нанесення оксидної Cu-Co-Fe маси, що призводить до утворення дрібних кристалів фази Cu₂(OH)₃NO₃ у зовнішньому поверхневому шарі.

5. Показано, що на активних центрах нанесених на ВНТ оксидних Cu-Co-Fe каталізаторів, СО адсорбується в декількох формах, які відрізняються між собою енергією зв’язку з поверхнею, причому низькотемпературне окиснення СО перебігає через взаємодію СО з відносно слабко зв’язаним з поверхнею хемосорбованим атомом кисню (десорбується a₂-форма СО₂).

6. Вивчено кінетику окиснення СО на нанесеній на ВНТ Cu-Co-Fe системі і показано, що кінетичні дані узгоджуються з механізмом Ілі-Ріділа у повній відповідності із результатами досліджень масивних Cu-Co-Fe каталізаторів. Порівняння каталітичної активності досліджених систем знаходить підтвердження в розрахунках енергії активації процесу окиснення СО. Найбільш активний каталізатор працює вже при кімнатній температурі з малою енергією активації.

Основні матеріали дисертації висвітлено в таких публікаціях:

1. Яцимирський В.К., Іщенко О.В., Гайдай С.В., КонгуроваІ.В. Каталітичні системи на основі багатокомпонентних оксидів 3d-металів та вуглецевих нанотрубок для реакції окиснення СО // Вісник Харківського національного університету. – 2005 – №669 Хімія. Вип.13 (36). – С. 29-31.

2. Ищенко Е.В., Яцимирский В.К., Дяченко А.Г., Прилуцкий Э.В., КонгуроваІ.В. Оксидные Cu-Co-Fe катализаторы, нанесенные на углеродные нанотрубки, в реакции окисления СО // Хімія, фізика та технологія поверхні. – 2006. – Вип.11. – С. 86-91.

3. Ищенко Е.В., Яцимирский В.К., Дяченко А.Г., Прилуцкий Э.В., КонгуроваІ.В. Оксидные Cu-Co-Fe катализаторы окисления СО, нанесенные на углеродные нанотрубки // Теорет. и эксперим. химия. – 2006. – Т.42, №4.- С. 222-226.

4. Іщенко О.В., Яцимирський В.К., Гайдай С.В., Прилуцький Е.В., Прилуцький О.В., КонгуроваІ.В., Ковіня М.В. Спосіб одержання каталізаторів реакції окиснення СО на основі багатокомпонентних оксидів 3d-металів та вуглецевих нанотрубок // Деклараційний патент на корисну модель № 14793; Заявл. 10.01.2006; Опубл. 15.05.2006, Бюл. №5.

5. Іщенко О.В., Яцимирський В.К., Гайдай С.В., Прилуцький Е.В., Прилуцький О.В., КонгуроваІ.В., Ковіня М.В. Низькотемпературні каталізатори для реакції окиснення СО, що складаються з оксидної Cu-Co-Fe системи та вуглецевих нанотрубок // Деклараційний патент на корисну модель № 14794; Заявл. 10.01.2006; Опубл. 15.05.2006, Бюл. №5.

6. Іщенко О.В., Гайдай С.В., КонгуроваІ.В. Активність оксидних каталізаторів, нанесених на вуглецеві нанотрубки, в реакції окиснення СО // Фізико-хімія конденсованих систем і міжфазних границь (до 100-річчя кафедри фізичної хімії). – К.: ВПЦ “Київський університет. – 2005. – Вип. 2. – С.64-68.

7. КонгуроваІ.В. Вуглецеві нанотрубки–носій для оксидних каталізаторів реакції окиснення СО // Междунар. школа-семинар для молодых ученых „Наноматериалы в химии и биологии”, Киев, 18-21 мая 2004. – Киев, 2004. – С. 65.

8. КонгуроваІ.В., Михальчук Ю.Л. Каталітичні властивості оксидного Fe-Co-Cu каталізатору, нанесеного на вуглецеві нанотрубки, в реакції окиснення СО // П’ята Всеукраїнська конференція студентів та аспірантів ”Сучасні проблеми хімії” присвячена 170-річчю Київського національного університету імені Тараса Шевченка, Київ, 20-21 травня 2004 – Київ, 2004. – С.109.

9. Yatsimirsky V.K., Ischenko E.V., Prilutskiy E.V., Prilutskiy O.V., Gayday S.V., KongurovaI.V. Carbon nanotubes – carriers for oxide catalysts for CO oxidation // CarboCat-2004, July 18-20, 2004, Lausanne, Switzerland. – P. 103-104.

10. Ischenko E.V., Gayday S.V., KongurovaI.V. Catalytic activity of oxide catalysts supported on carbon nanotubes for CO oxidation // The Third Joint Scientific Conference in Chemistry Kyiv National Taras Schevchenko University and Paul Sabatier University (Toulouse), Kyiv, 18-22 May 2005. – Kyiv, 2005. – P.100.

11. КонгуроваІ.В., Корніцька Н.О. Каталізатори реакції окиснення СО, що складаються з оксидної Cu-Co-Fe системи та вуглецевих нанотрубок, синтезованих на Fe₂O₃ // Сьома Всеукраїнська конференція студентів та аспірантів ”Сучасні проблеми хімії”, Київ, 18-19 травня 2006 – Київ, 2006. – С.174.

12. КонгуроваІ.В., Крамаренко А.В. Оксидна Cu-Co-Fe система, нанесена на вуглецеві нанотрубки, синтезовані на Со₂О₃, як каталізатори реакції // Сьома Всеукраїнська конференція студентів та аспірантів ”Сучасні проблеми хімії”, Київ, 18-19 травня 2006 – Київ, 2006. – С.179.

13. Ищенко Е.В., Яцимирский В.К., Гайдай С.В., КонгуроваИ.В. Нанесенная на углеродные нанотрубки Fe-Cu-Co оксидная система как катализатор окисления СО // VII Российская конференция „Механизмы каталитических реакций”, С.-Петербург, 3-8 июля 2006. – Новосибирск, 2006. – Т.2. – С. 163-164.