Logo
Logo
Відділ каталітичних синтезів на основі одновуглецевих молекул — Інститут фізичної хімії ім. Л.В.Писаржевського НАНУ
  • Головна
  • Відділ каталітичних синтезів на основі одновуглецевих молекул

Завідувач відділу – СТРИЖАК Петро Євгенович

член-кореспондент НАН України

доктор хімічних наук, професор

проспект Науки, 31, м. Київ, 03028, Україна

тел.: 38 (044) 525-66-63 

факс: 38 (044) 525-66-63

e-mail: pstrizhak@hotmail.com

Створений при заснуванні Інституту у 1927 р. як відділ електронної хімії; з 1932 р. – відділ каталізу; з 1963 по 1989 рр. – відділ гетерогенного каталізу; з 1990 р. – відділ каталітичних синтезів на основі одновуглецевих молекул.

У різні роки відділом керували: академік АН СРСР Л.В. Писаржевський (1927-1934 рр.); академік АН УРСР В.А. Ройтер (1934-1973 рр.); доктор хімічних наук, професор Г.П. Корнійчук (1973-1981 рр.); доктор хімічних наук, професор Ю.І. Пятницький (1981-1989 рр.); член-кореспондент АН УРСР Г.І. Голодець (1989-1992 рр.); доктор хімічних наук, професор М.В. Павленко (1992-2000 рр.). З 2002 р. відділ очолює П.Є. Стрижак, член-кореспондент НАН України, доктор хімічних наук, професор, лауреат Державної премії України в галузі науки і техніки (2014 р.).

За роки існування відділу його співробітниками опубліковано понад 1000 наукових праць, отримано більше 100 патентів.

Загальна фотографія співробітників

Основні напрямки досліджень

  • синтез та застосування наноструктур і наночастинок в гетерогенному каталізі;
  • дослідження проявів квантово-розмірного ефекту та впливу нанорозмірних факторів на закономірності перебігу гетерогенно-каталітичних реакцій;
  • визначення фізико-хімічних закономірностей гетерогенно-каталітичних редокс та кислотно-основних перетворень одновуглецевих молекул на каталізаторах різних хімічних типів;
  • синтез цінних речовин на основі нижчих спиртів (олефіни, алкілтретбутилові ефіри, етилбензол, стирол);
  • синтетичне рідке паливо;
  • розробка нових каталітичних процесів одержання водню з вуглеводневої сировини, спиртів тощо;
  • теоретичне дослідження каталізу на фрактальних та неоднорідних поверхнях;
  • синтез і каталітичні властивості вуглецьвмісних наноструктур, зокрема, графенів, вуглецевих нанотрубок, фулеренів тощо.

Найважливіші результати за останні роки

Розвинуто наукові підходи щодо створення нових гетерогенно-каталітичних процесів та каталізаторів на основі сучасних матеріалів, зокрема наночастинок перехідних і благородних металів, різноманітних оксидних систем, нанопористих матеріалів, вуглецевих нанотрубок. Доведено, що не тільки метали, але й оксиди металів при зменшенні розмірів частинок до 2-5 нм виявляють значну каталітичну активність у редокс-перетвореннях, тоді як їх макрочастинки є каталітично неактивними. Сформульовано основні чинники, що визначають вплив розміру наночастинок активної фази каталізаторів на їх активність. Розроблено підходи щодо дизайну новітніх каталітично активних матеріалів, зокрема на основі наночастинок металів та оксидів металів з контрольованим розміром.

На підставі дослідження термодинаміки, кінетики та процесів масообміну кислотно-основних гетерогенно-каталітичних процесів встановлено зв’язок між локалізацією кислотних центрів на поверхні каталізатора та його активністю, який обумовлений зміною швидкості адсорбції-десорбції реагентів. Одним з наслідків такої фізико-хімічної закономірності є встановлене експериментально зменшення активності кислотно-основних каталізаторів при збільшенні в них концентрації кислотних центрів.

Вперше запропоновано використання методу п’єзокварцового мікрозважування для дослідження масообмінних властивостей каталізаторів та встановлено зв’язок між швидкістю масообміну вихідних реагентів та активністю каталізаторів процесів етерефікації

Розроблено гетерогенно-каталітичні методи синтезу вуглецевих нанотрубок, азотвмісних вуглецевих нанотрубок, графеноподібних структур та каталізаторів на їх основі.

Узагальнено макрокінетичний підхід, що базується на використанні фрактальної розмірності для врахування особливостей перебігу гетерогенно-каталітичних реакцій на неоднорідній поверхні, а також дифузії реагентів та продуктів реакції.

Одержано результати в галузі водневої енергетики та нетрадиційних технологій переробки та використання вугілля або сировини біологічного походження. Розроблено двоступеневу каскадну технологічну схему одержання з синтез-газу при підвищеному тиску суміші одноатомних аліфатичних С1-С6-спиртів. Удосконалено каталізатор синтезу Фішера-Тропша, промисловий каталізатор дегідрування циклогексанолу. Розроблено низькотемпературний каталізатор селективного окислення монооксиду вуглецю з метою очищення водню для його використання в паливних комірках, запропоновано низькотемпературний каталізатор отримання водню з біоетанолу, а також каталізатор отримання вуглеводнів з рослинних жирів за низьких температур. Розроблено низькотемпературний каталізатор селективного окиснення монооксиду вуглецю з метою очищення водню … З метою отримання водню з відновлювальної сировини розроблено каталізатори газифікації вуглецьвмісних відходів та парової конверсії монооксиду вуглецю.

Зокрема розроблено нові каталізатори парового риформінгу етанолу на основі нанорозмірних феритів шпінельної структури загальної формули MІІFeІІІ2O4 (M = Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mg). Каталізатори не містять благородних металів, характеризуються високою активністю та близьким до стехіометричного виходом водню при відсутності СО в продуктах реакції, що важливо для використання водню в низькотемпературних паливних комірках. Встановлено, що серед досліджених складних оксидів найбільш ефективним каталізатором парового риформінгу етанолу є ферит марганцю, фазовий склад якого практично не зазнає змін в умовах каталізу. Цільовий процес на MnFe2O4 характеризується виходом водню 94,6% (5,68 моль H2 на 1 моль вихідного етанолу) при 650 оС і відсутністю СО в продуктах реакції в діапазоні температур 300-650 оС.

Вперше показано, що графенвмісні матеріали проявляють каталітичну активність в реакції гідрування етилену в температурному інтервалі 200-500 0С, на відміну від активованого вугілля марки СКТ.

Міжнародне співробітництво 

Інститут палива, каталізу і електрохімії ім. Д.В.Сокольського, Республіка Казахстан

Центр фізичних наук та технології, Литва

Лейбніцівський інститут досліджень твердого стану та матеріалів, Німеччина

Технологічний університет м.Хемніц, Німеччина 

Інститут хімічної інженерії Польської академії наук.

Інститут гібридних матеріалів університету м.Чіндао, Народна республіка Китай

Нінгбо Кемгу Фарма Тех, Нінгбо, Народна республіка Китай

Середньосхідний технічний університет та Університет Газі, м. Анкара (Туреччина)

Науково-технічні розробки відділу

Відділ має ряд науково-технічних розробок, які можуть знайти практичне застосування.

Наукові співробітники відділу

Пятницький Юрій Ігорович, доктор хімічних наук, професор, головний науковий співробітник; тел.:+38 (044) 525-44-35; e-mail: yupyat@freemail.com.ua

Власенко Ніна Василівна, кандидат хімічних наук, старший науковий співробітник; тел.: +38 (044) 525-65-33; e-mail: nvvlasenko@gmail.com

Долгіх Лідія Юріївна, кандидат хімічних наук, старший науковий співробітник; тел.:+38 (044) 525-65-70; e-mail: ldolgykh@inphyschem-nas.kiev.ua

Космамбетова Гульнара Радієвна, кандидат хімічних наук, старший науковий співробітник; тел.:+38 (044) 525-72-35; e-mail: kosmambetova@ukr.net

Трипольський Андрій Іккійович, доктор хімічних наук, старший науковий співробітник; тел. +38(044) 525-66-58; e-mail: atripolski@gmail.com

Бичко Ігор Богданович, кандидат хімічних наук, молодший науковий співробітник; тел.:+38 (044) 525-67-65; e-mail: igorbychko@ukr.net

Діденко Ольга Захаріївна, кандидат хімічних наук, молодший науковий співробітник; e-mail: o.z.didenko@gmail.com

Жох Олексій Олексійович, кандидат хімічних наук, науковий співробітник; тел.: +38(044) 525-67-65; e-mail: wqrt@ukr.net

Столярчук Ірина Леонідівна, кандидат хімічних наук, молодший науковий співробітник; тел.: +38(097) 565-28-18; e-mail: irina_leonidovna@ukr.net

Абакумов Олександр Олександрович, молодший науковий співробітник; тел.: +38(044) 525-67-65; e-mail: abakumov0aa@gmail.com

  1. Каталітичні установки проточного та імпульсного типів для дослідження кінетики гетерогенно-каталітичних реакцій з хроматографічним й мас-спектрометричним методами контролю компонентів реакційної суміші та продуктів перетворення.
  2. Вакуумна термогравіметрична установка для дослідження кислотно-основних та адсорбційних властивостей каталізаторів.
  3. Установка для дослідження кислотно-основних та окисно-відновних властивостей каталізаторів (методами температурно-програмованої десорбції та температурно-програмованого відновлення).
  4. Установка для дослідження масообмінних властивостей каталізаторів.
  5. Установка для дослідження процесів гетерогенного кислотно-основного каталізу.
  6. Установка для дослідження активності каталізаторів в процесі Фішера-Тропша.
  7. Установка гетерогенно-каталітичного газофазного синтезу вуглецевих нанотрубок.
  8. Мас-спектрометр Selmi-МХ7304А.
  9. Газовий хроматограф CHROM-5.
  10. Хроматограф рідинний/іонний «Стайер» (Аквилон).

Список вибраних публікацій

  1. СТРИЖАК П.E. Наноразмерные эффекты в гетерогенном катализе // Теорет. и эксперим. химия. – 2013. – Т. 49, № 1. – С 1-19. https://doi.org/10.1007/s11237-013-9297-7
  2. КОСМАМБЕТОВА Г.Р. Структурная организация нанофазних катализаторов избирательного окисления СО // Теорет. и эксперим. химия. – 2014. – Т. 50, № 5. – С. 265-279. https://doi.org/10.1007/s11237-014-9376-4
  3. BYCHKO I.B. , ABAKUMOV A.A. , LEMESH N.V. , STRIZHAK P.E. Catalytic activity of multiwalled carbon nanotubes in acetylene hydrogenation // ChemCatChem. – 2017. – Vol. 9, No. 24. – P. 4470-4474. https://doi.org/10.1002/cctc.201701234
  4. DOLGIKH L.Yu., PYATNITSKY Yu.I., STRIZHAK P.E.  Hydrogen production from bioethanol on mixed oxide catalysts // In: M. Brienzo (Ed.), Bioethanol and Beyond: Advances in Production Process and Future Directions (Renewable Energy: Research, Development and Policies). – Hauppauge, NY: Nova Science Publishers, Inc., 2018. – pp. 381-428.
  5. ДОЛГИХ Л.Ю., СТОЛЯРЧУК И.Л., СТАРАЯ Л.А., ПЯТНИЦКИЙ Ю.И. Паровой риформинг этанола на ферритах // Теорет. и эксперим. химия. – 2018. – Т. 54, № 5. – С. 318-325. https://doi.org/10.1007/s11237-018-9580-8 
  6. I. BYCHKO, P. STRIZHAK  Carbon nanotubes catalytic activity in the ethylene hydrogenation // Fuller. Nanotub. Car. N. – 2018. – Vol. 26, No. 12. – P. 804-809. https://doi.org/10.1080/1536383X.2018.1502176
  7. A. ZHOKH  Size-controlled non-Fickian diffusion in a combined micro- and mesoporous material // Chem. Phys. – 2019. – Vol. 520. – P. 27-31. https://doi.org/10.1016/j.chemphys.2018.12.013
  8. N.V. VLASENKO, P.I. KYRIIENKO, K.V. VALIHURA, G.R. KOSMAMBETOVA, S.O. SOLOVIEV, P.E. STRIZHAK  Yttria-stabilized zirconia as high performance catalyst for ethanol to n-butanol Guerbet coupling // ACS Omega. – 2019. – Vol. 4, No. 25. – P. 21469-21476. https://doi.org/10.1021/acsomega.9b03170
  9. A.A. ABAKUMOV, I.B. BYCHKO, O.V. SELYSHCHEV, D.R.T. ZAHN, X. QI, J. TANG, P.E. STRIZHAK Catalytic properties of reduced graphene oxide in acetylene hydrogenation // Carbon. – 2020. – Vol. 157. – P. 277-285. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.10.058
  10. ZHOKH A., STRIZHAK P. Advection-diffusion in a porous medium with fractal geometry: fractional transport and crossovers on time scales // Meccanica – 2021. https://doi.org/10.1007/s11012-021-01353-z

Список найважливіших патентів 

  1. Патент на корисну модель 60806 (Україна). Спосіб одержання водню / Долгіх Л.Ю., Трипольський А.І., Калішин Є.Ю., Бичко І.Б., Дейнега І.В., Стрижак П.Є., Дудник О.М., Соколовська І.С. – Заявл. 21.12.2010; Опубл. 25.06.2011, Бюл. № 12.
  2. Патент на корисну модель 97926 (Україна). Каталізатор для очищення воденьвмісних газових сумішей від монооксиду вуглецю / Стрижак П.Є., Космамбетова Г.Р., Гриценко В.І., Кальчук Н.С. – Заявл. 29.10.2014; Опубл. 10.04.2015, Бюл. № 7.
  3. Патент на корисну модель 97954 (Україна). Спосіб одержання каталізатора парової конверсії монооксиду вуглецю / Стрижак П.Є., Космамбетова Г.Р., Гриценко В.І., Кальчук Н.С. – Заявл. 04.11.2014; Опубл. 10.04.2015, Бюл. № 7.
  4. Патент на корисну модель 106501 (Україна). Паливний брикет для отримання водню / Калішин  Є.Ю., Трипольський А.І., Дуднік О.М., Бичко І.Б., Соколовська І.С., Стрижак П.Є. – Заявл. 12.11.2015; Опубл. 25.04.2016, Бюл. № 8.
  5. Патент на корисну модель 110395 (Україна). Спосіб одержання паладійвмісного каталізатора гідрування органічних сполук / Стрижак П.Є., Калішин Є.Ю., Бичко І.Б., Ординський В.В. – Заявл. 24.03.2016; Опубл. 10.10.2016, Бюл. № 19.
  6. Патент на корисну модель 129862 (Україна). Обігрівач польовий / Стрижак П.Є., Трипольський А.І., Соловьов С.О., Губарені Є.В., Космамбетова Г.Р. – Заявл. 15.06.2018; Опубл. 12.11.2018, Бюл. № 21.
  7. Патент на корисну модель 133588 (Україна). Каталізатор для очищення воденьвмісних газових сумішей від монооксиду вуглецю / Стрижак П.Є., Космамбетова Г.Р., Гриценко В.І. – Заявл. 28.11.2018; Опубл. 10.04.2019, Бюл. № 7.
  8. Патент на корисну модель 139622 (Україна). Компактне гелеве паливо різного функціонального застосування / Стрижак П.Є., Трипольський А.І., Бичко І.Б., Абакумов О.О., Кайданович З.В. // Заявл. 27.06.2019; Опубл. 10.01.2020, Бюл. № 1.
  9. Патент на корисну модель 139623 (Україна). Каталізатор селективного гідрування ацетилену в етилен / Стрижак П.Є., Бичко І.Б., Абакумов О.О. – Опубл. 10.01.2020, Бюл. № 1.

  • Інститут фізичної хімії ім. Л.В.Писаржевського НАН України.
    © Всі права захищено