Ваш браузер устарел!

Браузер, которым вы пользуетесь для просмотра этого сайта, устарел и не соответствует современным технологическим стандартам Интернета.

Вы можете установить последнюю версию подходящего браузера, воспользовавшись ссылками ниже:


Вернуться к списку УНУ

Исследовательский комплекс для изучения СВЧ-активированных процессов

Сокращенное наименование УНУ: Комплекс для изучения СВЧ-активированных процессов

Базовая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт органической химии имени Н.Д. Зелинского Российской академии наук

Ведомственная принадлежность: Минобрнауки России

Классификационная группа УНУ: Электрофизические установки и ускорители

Год создания УНУ: 2018

Размер занимаемых УНУ площадей, кв. м: 12.5

Сайт УНУ: http://zioc.ru/institute/laboratories/microwave

Средняя загрузка УНУ: нет данных о средней загрузке за 2021 год

Заказать услуги УНУ

Контактная информация:

Местонахождение УНУ:

  • Федеральный округ: Центральный
  • Регион: г. Москва
  • 119334, г. Москва, Ленинский проспект, д. 47

Руководитель работ на УНУ:

  • Кустов Леонид Модестович
  • +7 (499) 1372935
  • lmk@ioc.ac.ru

Сведения о результативности за 2020 год (данные ежегодного мониторинга)

Участие в мониторинге: нетЧисло организаций-пользователей, ед.: 0Число публикаций, ед.: 0Загрузка в интересах внешних организаций-пользователей, %: 0.00

Информация об УНУ:

Исследовательский комплекс для изучения СВЧ-активированных процессов (далее «СВЧ-комплекс»), включающий как основные единицы четыре СВЧ-установки разной мощности (от 12 Вт до 2,5 кВт) на рабочих частотах от 2,45 ГГц до 6 ГГц, предназначен для обработки и получения материалов, включая наноматериалы и гибридные наноматериалы, и исследования процессов в СВЧ-режиме, а также структурного исследования полученных материалов. Комплекс функционирует на базе ИОХ РАН. СВЧ-комплекс уникален, не имеет аналогов в мировой практике и предназначен для приготовления наноразмерных материалов (неорганических, органических, гибридных, бионаноматериалов, катализаторов, адсорбентов, материалов для хранения газов); осуществления химических, в том числе каталитических процессов в режиме СВЧ-активации; предварительной активации катализаторов и наноматериалов; масштабирования процессов получения наноматериалов и каталитических процессов, а также проведения пилотных испытаний в конверсии легких углеводородов. Разработанные оригинальные методы и процессы с СВЧ-активацией предназначены для наработки оригинальных наноматериалов, переработки растительного и возобновляемого сырья, отходов, природного газа в ценные продукты (олефины, водород, компоненты топлив). Уникальная научная установка модернизирована до уровня, превосходящего мировой по масштабу, сложности и качеству проводимых научных исследований и обеспечивающего ведущую роль уникальных научных установок в национальной и мировой системах фундаментальных и прикладных исследований. Результаты востребованы научным сообществом и в первую очередь исследовательскими центрами, обеспечивающими инновационное развитие реального сектора экономики и не обладающими достаточными финансовыми возможностями по созданию собственных аналогичных установок.

Главные преимущества, обоснование уникальности установки, в том числе сопоставление УНУ с существующими аналогами, многофункциональность и междисциплинарность УНУ:

Все известные в мировой практике установки СВЧ-активации основаны на использовании рабочей частоты 2.45 ГГц и многомодовых режимов, что снижает энергоэффективность таких установок. Увеличение рабочей частоты до 4-6 ГГц, увеличение КПД поглощения СВЧ-излучения до 99-100%, увеличение поглощенной мощности до 100 Вт в мономодовом режиме и увеличение объема реактора до 0,5 л позволяют снизить в 10-20 раз энергопотребление для проведения различных химических процессов, увеличить производительность установки в 2-4 раза и сократить время процессов в 2-3 раза. Созданная установка служит в качестве пилотной установки для осуществления ряда каталитических СВЧ-активированных процессов, в частности, конверсии нефтяных газов и природного газа в жидкие продукты, а также наработки опытных партий наноматериалов различной природы (неорганических, органических, гибридных, катализаторов, адсорбентов, материалов для хранения газов и др.). Сравнение имеющегося СВЧ-комплекса с известными установками типа систем СEM Discovery, CEM Explorer или СВЧ-установкой компании Philips (2.45 ГГц) показывает, что имеющаяся УНУ превосходит известные системы по КПД поглощения СВЧ-излучения (увеличение от 5-30% до 97-98%), эффективности нагрева модельных материалов. При мощности не выше 50 Вт (как минимум, в 10 раз меньше, чем в коммерческих системах), достигаются нагревы до 1000оС на примере смешанных оксидных материалов (V-Mo-Nb-O), которые в коммерческих системах не могут быть разогреты выше 500оС на максимуме мощности. Модернизованная УНУ позволяет улучшить имеющиеся показатели и перейти на другой масштаб получения наноматериалов и осуществления химических и каталитических процессов. Ожидаемый период сохранения уникальности и превосходства УНУ - не менее 10 лет, вероятно, около 15 лет.

Наиболее значимые научные результаты исследований (краткое описание):

Ранее коллективом была создана установка для in-situ СВЧ-активации материалов и катализаторов, которая базируется на проточном мономодовом реакторе резонаторного типа на рабочей частоте 4.0 ГГц (может использоваться и как замкнутый реактор). КПД СВЧ-активации - не ниже 97-98%, т.е. вся СВЧ-энергия, генерируемая в системе, включающей генератор и усилитель СВЧ-излучения, расходуется на эффективный нагрев материала, помещенного в реактор (катализатор или шихта для приготовления наноразмерных материалов). При мощности не выше 50 Вт (как минимум, в 10 раз меньше, чем в коммерческих системах), достигаются нагревы до 1000оС на примере смешанных оксидных материалов (V-Mo-Nb-O), которые в коммерческих системах не могут быть разогреты выше 500оС на максимуме мощности. На этой установке в 2013-2018 годах проведены масштабные исследования новых, ранее не изученных областей применения СВЧ-активации в различных задачах, связанных с приготовлением наноразмерных и гибридных материалов, катализом, экологией, хранением водорода и СО2 на имеющейся установке с мощностью 50 Вт на частоте 4 ГГц и разработана новая установка на частоте 6.0 ГГц, в которой для нагрева одного и того же материала требуется в 2.5-8 раз меньшая мощность в сравнении с имеющейся установкой и в 5-18 раз меньшая мощность в сравнении с коммерческими системами. Впервые был открыт нетермический эффект в режиме СВЧ-активации каталитических процессов с участием или образованием водорода. Это эффект связан с формированием диссоциированных форм водорода на наночастицах металлов и выражается в значительном (в 10-30 раз) снижении количества энергии, требующегося для достижения одной и той же температуры, как в системе без водорода (инертный газ). Был разработан метод выделения водорода из систем хранения водорода, основанных на обратимом гидрировании-дегидрировании ароматических-нафтеновых субстратов, и получено 2 патента (РФ и РСТ). Были обнаружены эффекты увеличения активности катализаторов в реакциях гидрирования ароматических субстратов, дегидрирования нафтенов, окислительного дегидрирования этана в этилен, полного окисления, что защищено 2 патентами РФ. Ранее коллективом был выполнен ряд НИР по договорам и контрактам для сторонних организаций, в частности, для ОАО «Машиноимпорт» и компании Air Products, США - работы по выделению водорода в системах хранения водорода, основанных на обратимых каталитических реакциях гидрирования ароматических соединений (запасание водорода) и дегидрировании образовавшихся нафтеновых соединений (выделение водорода), для ООО «Энвайрокет» - работы по активации процессов гидрирования различных субстратов, для ООО «Экохимпроект» - работы по полному окислению метана, для компании Самсунг, Корея, - работы по полному окислению (удалению) жирных кислот и других органических соединений, образующихся при высокотемпературных процессах приготовления пищи. В рамках госконтрактов №14.613.21.0012, 14.616.21.0014, 14.616.21.0012 (Министерство образования и науки РФ), проектов РНФ № 14-33-00001 и 14-50-00126 были приготовлены разнообразные катализаторы и гибридные наноматериалы, изучены СВЧ-режимы широкого круга реакций, в том числе окислительной конверсии этана в этилен, гидрирования различных субстратов и др. Поскольку ранее были показаны преимущества осуществления ряда каталитических процессов в СВЧ-режиме активации в сравнении с термическими процессами, достаточно очевидна необходимость дальнейшего использования при выполнении НИР имеющейся в распоряжении коллектива УНУ – СВЧ-комплекса. Ранее было установлено, что увеличение рабочей частоты приводит к повышению эффективности СВЧ-нагрева при одинаковой мощности, поэтому в проведена модернизация имеющегося УНУ с целью использования рабочих частот в диапазоне 2,45-6 ГГц с целью дальнейшего повышения качества исследовательских работ с использованием УНУ. Высокое качество работ на имеющейся УСУ подтверждается результатами сотрудничества с рядом российских и зарубежных организаций: Химического факультета МГУ, им. М.В. Ломоносова, Российского государственного университета нефти и газа им. Губкина, Московской Академии тонкой химической технологии, Института химической физики РАН, Института биохимической физики РАН, Института нефтехимического синтеза РАН, ОАО «Татнефтехиминвестхолдинг», ОАО «Компомаш», ООО «Энвайрокет», ООО «Экохимпроект», ФГУП РНЦ «Институт горного дела им. Скочинского», Корейского Института энергетических исследований, компаний Air Products and Chemicals, США, Samsung, Корея, LG Chem, Корея. Хорошие перспективы коммерциализации результат работы обусловлены в первую очередь достижением значительных положительных эффектов от использования СВЧ-активации материалов и катализаторов, в частности, снижением температуры указанных процессов на 100-150оС, повышением активности (в 2-20 раз) и селективности катализаторов (на 10-50% в зависимости от процесса), снижением энергопотребления в этих процессах (в 2-3 раза), эти результаты запатентованы, а патенты предложены в лицензию компаниям, заинтересованным в промышленном использовании найденных эффектов (Татнефтехиминвестхолдинг, Энвайрокет, Экохимпроект, Роснефть, Лукойл и др.). Механизм вовлечения результатов в хозяйственный оборот может быть основан на более тесном сотрудничестве с потенциальными пользователями СВЧ-технологий, вовлечением других научных организаций в совместные исследования на имеющейся УНУ. Результаты НИР опубликованы в рецензируемых научных журналах и представлены на международных конференциях (около 150 статей за 5 лет). Разработаны новые каталитические системы для очистки воздуха (каталитический и адсорбционно-каталитический варианты), хранения СО2, окислительного дегидрирования этана в этилен, работающие с селективностью по этилену до 99% и превосходящие известные из патентов катализаторы по производительности в 3-8 раз, новые материалы и системы для хранения газов (водород, метан), в том числе на борту транспортных средств. Разработан метод получения наночастиц железа для очистки воды и почв от полихлорированных бифенилов и других вредных суперэкотоксикантов, а также магнитных оксидных наночастиц для разнообразных, в том числе медицинских применений. Разработан метод стабилизации наночастиц с использованием биосовместимых и биоразлагаемых полиаминокислотных оболочек. Разработан процесс конверсии метана в ценные продукты (водород, синтез-газ, бензол) в режимах СВЧ-активации.

Направления научных исследований, проводимых на УНУ:

  • Высокопроизводительный синтез новых и известных наноразмерных материалов (неорганических, органических, гибридных, бионаноматериалов, катализаторов, адсорбентов, материалов для хранения газов) в условиях СВЧ-активации, позволяющий сократить время разработки новых наноматериалов и наноустройств (сенсоры, светодиоды, электрохимические устройства для хранения энергии);
  • Проведение химических, в том числе каталитических процессов в режиме СВЧ-активации, в том числе конверсия природного и попутных газов, получение жидких топлив из нефтяных газов, конверсия растительного и другого возобновляемого сырья и биомассы, в том числе лигноцеллюлозных отходов, получение малотоннажных продуктов (фармацевтическая продукция, специальная химия);
  • Предварительная активация разнообразных катализаторов и наноматериалов, позволяющая селективно удалить органические стабилизаторы и лиганды при сохранении размеров наночастиц и их морфологии, возможно получение материалов с необычной морфологией;
  • Масштабирование процессов получения наноматериалов и каталитических процессов в условиях СВЧ-активации, а также проведение пилотных испытаний в конверсии легких углеводородов;
  • Разработка материалов для экологических задач (очистка воды, воздуха и почвы, например на основе наночастиц железа);
  • Исследование физико-химических свойств и текстуры полученных материалов.

Приоритетные направления (указ Президента РФ N 899):

  • Индустрия наносистем
  • Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика

Приоритетные направления Стратегии НТР РФ (п. 20):

    ответ на большие вызовы с учетом взаимодействия человека и природы, человека и технологий, социальных институтов

Состав УНУ и вспомогательное оборудование: (номенклатура — 25 ед.)

Автоматический анализатор удельной площади поверхности, пористости и хемосорбции ASAP 2020
Фирма-изготовитель:  Micromeritics
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Соединённые Штаты Америки
Год выпуска:  2016
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Для анализа полученных удельной площади поверхности, пористости и хемосорбции образцов катализаторов и исходных носителей

Вакуумная система V-300 I300 VacuBox WB Cond B в комплекте с контроллером вакуума
Фирма-изготовитель:  BÜCHI Labortechnik AG
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Швейцария
Год выпуска:  2015
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Оборудование для создания высокого вакуума

Генератор чистого водорода ГВЧ-12
Фирма-изготовитель:  ЗАО СКБ «Хроматэк»
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Россия
Год выпуска:  2018
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Для получения химически чистого водорода

Дериватограф
Фирма-изготовитель:  МОМ
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Венгрия
Год выпуска:  1988
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Для проведения термического анализа образцов катализаторов

Испаритель ротационный Hei-Vap Value G3, комплект Value 2
Фирма-изготовитель:  Heidolph Instruments GmbH & Co KG
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Германия
Год выпуска:  2015
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Для упаривания и концентрирования жидких растворов

Комплекс аппаратно-программный на базе хроматографа «Хроматэк-Кристалл 5000»
Фирма-изготовитель:  ЗАО СКБ «Хроматэк»
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Россия
Год выпуска:  2016
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Для анализа жидких и газообразных продуктов химических реакций, в том числе каталитических реакций

Лабораторная микроволновая печь Beam Sciences H1850 Vented Economy
Фирма-изготовитель:  Fisher Scientific
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Соединённые Штаты Америки
Год выпуска:  2015
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Для пробоподготовки образцов и проведения микроволнового синтеза

Лабораторная реакторная система из 2-х автоклавов PARR
Фирма-изготовитель:  Parr Instrument Company
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Соединённые Штаты Америки
Год выпуска:  2016
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Для проведения реакций под высоким давлением с возможностью масштабирования

Лабораторная трубчатая печь
Фирма-изготовитель:  Czylok
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Польша
Год выпуска:  2016
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Для подготовки образцов и проведения реакций

Магнитная мешалка C-MAG HS 7 в комплекте с термодатчиком ETS-D5
Фирма-изготовитель:  IKA-Werke GmbH & Co
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Германия
Год выпуска:  2014
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Для перемешивания реакционной смеси.

Микрокалориметр
Фирма-изготовитель:  TA Instruments
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Соединённые Штаты Америки
Год выпуска:  1970
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Для анализа жидких и твёрдых продуктов реакций

Микроскоп Axio Vert A1 MAT
Фирма-изготовитель:  Carl Zeiss Microscopy GmbH
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Германия
Год выпуска:  2016
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Для анализа поверхности катализаторов

Муфельная печь LT 15/11/В120 с подъёмной дверцей
Фирма-изготовитель:  Nabertherm
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Германия
Год выпуска:  2015
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Для прокаливания образцов

Потенциостат-гальваностат AUTOLAB
Фирма-изготовитель:  Metrohm Autolab
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Нидерланды
Год выпуска:  2008
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Оборудование для проведения электрохимических измерений

Регулятор расхода газа (Азот) FG-211CV-AAD-11-V-DA-A
Фирма-изготовитель:  Bronkhorst
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Нидерланды
Год выпуска:  2017
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Для автоматического регулирования расхода азота

Регулятор расхода газа (Водород) F230М-AAD-11
Фирма-изготовитель:  Bronkhorst
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Нидерланды
Год выпуска:  2015
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Для автоматического регулирования расхода водорода

Регулятор расхода газа (Метан) FG-211CV-AAD-11-К-DA-A1V
Фирма-изготовитель:  Bronkhorst
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Нидерланды
Год выпуска:  2016
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Для автоматического регулирования расхода метана

Регулятор расхода газа (Угл. газ) FG-211CV-AAD-11-К-DA-A1V
Фирма-изготовитель:  Bronkhorst
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Нидерланды
Год выпуска:  2016
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Для автоматического регулирования расхода углекислого газа

Рентгеновский порошковый дифрактометр ARL X'TRA в комплекте
Фирма-изготовитель:  Thermo Scientific
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Соединённые Штаты Америки
Год выпуска:  2016
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Для рентгенофазового анализа образцов катализаторов

СВЧ-установка Multiwave PRO SOLV
Фирма-изготовитель:  Anton Paar GmbH
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Австрия
Год выпуска:  2017
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Для обеспечения возможности масштабирования исследуемых химических процессов и каталитических реакций, а также наработки опытных образцов наноматериалов в режиме СВЧ-активации. Позволяет проведение микроволновой пробоподготовки и микроволнового синтеза. Благодаря широкому выбору различных аксессуаров в ней можно проводить кислотное разложение, выпаривание, сушку, гидролиз, сжигание в кислороде, УФ-разложение.

Спектрофотометр UV-3600 с интегрирующей сферой
Фирма-изготовитель:  Shimadzu Шимадзу
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Япония
Год выпуска:  2015
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Для анализа продуктов реакций и образцов катализаторов

Титратор кулонометрический С20Х
Фирма-изготовитель:  Mettler Toledo
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Швейцария
Год выпуска:  2014
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Для определения количества воды в пробах

Шкаф сушильный Binder FD 53
Фирма-изготовитель:  Binder
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Германия
Год выпуска:  2015
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Для высушивания химической посуды и образцов

Электронный регулятор давления 54-2100
Фирма-изготовитель:  ООО "Пневмопривод"
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Россия
Год выпуска:  2016
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Для регулирования давления

Электронный регулятор давления ER-5000
Фирма-изготовитель:  ООО "Пневмопривод"
Страна происхождения фирмы-изготовителя:  Россия
Год выпуска:  2016
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Для регулирования давления

Услуги УНУ: (номенклатура — 1 ед.)

Для подачи заявки на оказание услуги щелкните по ее наименованию

Приоритетные направления (указ Президента РФ N 899):  Индустрия наносистем; Рациональное природопользование; Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика

Методики измерений, применяемые на УНУ: (номенклатура — 0 ед.)

Нет данных.

Вернуться к списку УНУ

 

Для просмотра сайта поверните экран