Научный сотрудник Института катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения РАН Антон Габриенко получил премию в номинации «Химия» Российского клуба Европейской академии для молодых — до 34 лет — ученых России. Награда присуждена за его работу над модифицированными металлами цеолитами, которые можно использовать для превращения метана в более сложные органические соединения, пишет «Наука в Сибири».
Европейская академия — общественная неправительственная организация, созданная в 1988 году и объединяющая ведущих ученых европейских стран. Она включает секции по всем основным разделам естественных и гуманитарных наук. С 1992 года Российский клуб Европейской академии присуждает премии для поощрения и поддержки наиболее талантливых молодых российских ученых. Они присуждаются за фундаментальные научные исследования, выполненные в России и опубликованные в виде книг или статей в ведущих научных журналах.
Габриенко получил награду за исследование «Механизмы активации и превращения метана на металл-модифицированных цеолитах ZSM-5 и BEA». Цеолитами называют минералы, сложенные из тетраэдров с общими формулами SiO2/4 и AlO2/4. Между компонентами такой «тетраэдрической» структуры остается совсем мало свободного пространства — как раз достаточно, чтобы пропускать небольшие молекулы или ионы, но недостаточно, чтобы пропустить что-то большее. Поэтому их еще часто называют «молекулярное сито». Цеолиты способны впитывать и вновь отдавать воду и другие вещества, но при этом они «не пропускают» целый ряд молекул-загрязнителей. Однако фильтрация — лишь одно из направлений использования цеолитов. Довольно эффективными они оказались и в каталитической химии, особенно после добавления металлов.
Как отметил сам Антон Габриенко, использование таких цеолитов может заметно повысить глубину переработки природного и попутных нефтяных газов, основным компонентом которых является метан. Он намного дешевле, чем другие виды сырья для органического синтеза, и из него можно получить такие ценные продукты, как метанол, карбоновые кислоты и ароматические углеводороды. Однако для этого необходимы новые эффективные катализаторы селективного превращения метана. А разработка подобных катализаторов невозможна без конкретных данных о механизмах их действия — тех самых механизмов, которые обуславливают их активность и селективность.
Для этой работы группа Габриенко выбрала исследование свойств двух цеолитов — ZSM-5 и BEA. Они ценны тем, что это уже широко распространенные в промышленности и активно используемые в катализе соединения с высокой термической стабильностью. По словам Габриенко, его группа достаточно подробно изучила свойства этих цеолитов после их модифицирования цинком, галлием, серебром и индием. Сейчас они начинают эксперименты с медьсодержащими цеолитами. Как оказалось, разные металлы по-разному активируют метан: Габриенко показал, что, меняя их, можно получать разные продукты. Например, можно использовать медьсодержащие цеолиты для синтеза метанола, а цеолиты с серебром или цинком — для превращения метана в ароматические углеводороды.
Полученные им результаты имеют не только фундаментальное значение, но и большое практическое. На их основе можно лучше понять, за счет чего именно модифицированные металлами цеолиты могут выступать катализаторами для низкозатратного превращения метана в метанол и ароматические углеводороды. Это позволит получать их дешевле, чем это делается сегодня.
