Программа фундаментальных исследований Президиума РАН 27 «ОСНОВЫ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ НАНОТЕХНОЛОГИЙ И НАНОМАТЕРИАЛОВ» Проект: «Развитие методов. - презентация

1 Программа фундаментальных исследований Президиума РАН 27 «ОСНОВЫ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ НАНОТЕХНОЛОГИЙ И НАНОМАТЕРИАЛОВ» Проект: «Развитие методов исследования высокодисперсныхнаноструктурированных материалов - гетерогенных катализаторов, сорбентов, нанопорошков» Организация исполнитель: Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН Организации – соисполнители: Институт кристаллографии РАН, г. Москва Институт органической химии РАН, г. Москва Научный координатор: д.ф.-м.н. Цыбуля Сергей Васильевич тел. (383) ,

2 Цель проекта Целью настоящего проекта является развитие экспериментальных (в том числе, в условиях in situ) методов исследования химического и фазового состава, кристаллической структуры, наноструктуры и структуры поверхности порошковых наноструктурированных материалов, в том числе, гетерогенных катализаторов, сорбентов, металлических и оксидных нанопорошков и создание единой базовой методики их диагностики и аттестации на основе комплексного использования рентгенодифракционных, спектральных, зондовых и электронно-микроскопических данных, а также компьютерного моделирования наноструктур.

3 Имеющийся задел Распределение наночастиц по размерам в обр. Al2O3 с Pd (1%), после вычитания фона от матрицы-носителя (Al2O3). Эксперимент МУРР. Прецизионные методики измерения экспериментальных мало- и широкоугловых рентгеновских дифрактограмм от наносистем Выявлены особенности дифракции на наноструктурированных системах при наличии когерентных и частично когерентных способов стыковки составляющих их кристаллических блоков Молекула С 60

4 Дифракция на одномерно разупорядоченных системах (1D) При одномерном беспорядке в чередовании слоев интенсивность рассеяния распределена в виде одномерных стержней с целочисленными индексами hk и непрерывным параметром l Значение интенсивности в точке l определяется структурными факторами слоя (матрица F) и параметрами, определяющими вероятность появления данного типа слоя в той или иной позиции (матрицы вероятностных коэффициентов W, Q):

5 Интенсивность в точке 2θ j является суммой интенсивностей по всем точкам сферы радиуса S j перебор координат ξ, η, ζ в обратном пространстве рентгенограмма РАСЧЕТ ИНТЕНСИВНОСТИ РАССЕЯНИЯ ОТ АНСАМБЛЯ СЛУЧАЙНЫМ ОБРАЗОМ ОРИЕНТИРОВАННЫХ ЧАСТИЦ Яценко Д.А., Цыбуля С.В., Вестник НГУ. Серия физ., 2008, 4. С.45-50

6 НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫЕ АЛЮМОМАРГАНЦЕВЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ Element Weight% Atomic% AlK MnK Total Element Weight% Atomic% AlK MnK Total 100 Разупорядоченные области Кристаллические блоки

7 Дифракционные in situ исследования структурных превращений в Ni- Mg-O катализаторах в условиях восстановления- реокисления MgO SiC Ni Si Ni исходный Н2Н2 H 2 + CO He+0.05O 2 Ni 0.5 Mg 0.5 O H 2 /(H 2 +CO) 300 o C Ni 0.15 Mg 0.85 O + Ni o He+0.05O o C Ni 0.5 Mg 0.5 O В Ni-Mg-O катализаторах при восстановлении и последующем окислении происходят обратимые структурные превращения, связанные с обменными Ox/Red реакциями между Ni 2+ и H +

8 Структурный аспект формирования наночастиц на поверхности носителей Au (111) face Au O Al Al 2 O 3 (111) face Катализатор Au/Al 2 O в.н.с. Мороз Э.М., н.с. Зюзин Д.А.

9 Ожидаемые результаты Уникальный экспериментальный комплекс для исследования электронного состояния и морфологии наноразмерного активного компонента в нанесенных оксидных и металлических катализаторах в условиях их функционирования в каталитической реакции. Уникальная методика анализа методами МУРР и контраста металлических наночастиц (активных элементов гетерогенных катализаторов), нанесенных на высокодисперсные порошковые носители для определения структурно-дисперсных характеристик наночастиц и оценки образования прочных химических связей наночастиц с поверхностью носителей Результаты исследования in situ условий формирования электронной структуры и морфологии наноразмерного активного компонента в ряде нанесенных оксидных и металлических катализаторах. Разработка единой базовой методики определения размеров, формы и дисперсного состава наночастиц на основе рентгеновских дифракционных и спектральных данных и данных электронной микроскопии.

10 Результаты, ожидаемые в 2009 г А лгоритм моделирования рентгеновских дифракционных картин от 3D наноструктурированных объектов Исследование методами рентгеновской дифрактометрии ряда актуальных для гетерогенного катализа наносистем Новые методики МУРР анализа металлических наночастиц (Pt, Pd - активных элементов гетерогенных катализаторов), нанесенных на высокодисперсные порошковые носители (оксиды алюминия, кремния и др.) для определения их структурно-дисперсных характеристик Спектральный комплекс для изучения электронной структуры наноразмерных катализаторов при совместном использовании методов РФЭС и масс- спектрометрии.