AP13068154 «Влияние свойств носителя на основе диоксида титана и магнитного оксида железа на Pd-катализируемое гидрирование ацетиленовых соединений». — «Д.В.Сокольский атындағы Жанармай, Катализ және Электрохимия Институты» АҚ

Актуальность.

В данном проекте выдвинута гипотеза о том, что оптимальные магнитные носители на основе оксида железа и диоксида титана для палладиевых катализаторов могут быть подобраны путем измерения их фотокаталитической активности. Стратегия исследования включает варьирование состава носителя палладиевого катализатора (оксида желез, диоксид титан, и композиты на их основе), и определении потенциальных корреляций между фотокаталитическими и физико-химическими свойствами носителей с поведением катализаторов на их основе в реакции гидрирования. Подтверждение гипотезы о влиянии фотокаталитических свойств носителя на поведение нанесенного палладиевого катализатора позволит в дальнейшем разработать простой способ тестирования и подбора оптимального носителя. Это, в свою очередь, внесет вклад в развитие теоретических основ для разработки и предвидения каталитического действия нанесенных катализаторов в процессах органического синтеза, в том числе в реакции гидрирования ацетиленовых соединений.

Цель проекта

Исследовать влияние состава, физико-химических и фотокаталитических свойств носителя на основе магнитных наночастиц оксида железа и диоксида титана на поведение нанесенных палладиевых катализаторов в гидрировании ацетиленовых соединений.

Ожидаемые и достигнутые результаты

— ожидаемые результаты за 2022 год.

Будут отработаны методики синтеза наночастиц оксида железа (НОЖ) и диоксида титана (TiO₂), имеющих различные фотокаталитические свойства, и приготовлены на их основе палладиевые катализаторы. Полученные Pd/НОЖ и Pd/TiO₂ катализаторы будут протестированы в гидрировании ацетиленового соединения;

— достигнутые результаты за 2022 год

Наночастицы оксида железа были синтезированы методом соосаждения хлоридов железа (с соотношением Fe3+:Fe2+ = 2:1) гидроксидом натрия. Полученные образцы были исследованы методами РФА, мессбауэровской спектроскопии, элементного анализа. Методом РФА обнаружены характерные пики при 35,194º, 41,517º, 50,425º, 63,234º, 67,417º и 74,300º соответствующие (220), (311), (400), (422), (511) и (440) кристаллическим плоскостям маггемита γFe2O3 с размером частиц 8 нм. Методом Мессбауэровской микроскопии подтверждено наличие центрального дублета (Is = 0,45 мм/с, Qs = 0,04 мм/с), свидетельствующего о наличии железа в парамагнитном состоянии, который согласно литературным данным соответствует самым мелким частицам маггемита. Формирование маггемита в процессе соосаждения подтвердилось также данными элементного анализа, согласно которым содержание железа имело близкие значения к расчетным данным для Fe2O3. Синтезировали серию образцов наночастиц диоксида титана. Синтез осуществляли методом осаждения хлорида титана (III) (TiCl3 10-15%) гидроксидом аммония с последующей сушкой (90 °С) и прокаливанием полученных осадков. При этом варьировали рН осаждения (рН = 7, 8 и 9), температуру и время прокаливания (300, 350 и 400 °С в течении 2 часов, 800 °С в течении 5 минут). Результаты РФА показали, что в зависимости от температуры прокаливания образуются различные модификации диоксида титана (анатаз, смесь рутила и анатаза) с размером частиц от 15 до 20 нм. Так, образцы полученные путем 2-х часового прокаливания осадка при 300 и 350°С в течении 2 часов, имеют характерные рефлексы 29,441º, 44,120º, 56,360º и 64,893º соответствующих (101), (004), (200) и (211) кристаллическим плоскостям анатаза. В случае прокаливания осадка при 400 °С (2 ч) образуется смесь модификаций диоксида титана (рутил и анатаз) с различным соотношением. При варьировании рН осаждения с последующим прокаливанием полученного осадка при температуре 800 °С в течении 5 минут также наблюдалось образование смеси рутила и анатаза. Собрана установка для исследования фотокаталитических свойств полученных образцов оксида железа и диоксида титана в реакции разложения органического красителя при длинах волн 254 нм (лампа 30 Вт). Полученные образцы испытаны в реакции разложения модельного красителя метилового оранжевого (исходная концентрация 20 мг/л). Для сравнения был также испытан коммерческий анатаз (Sigma Aldrich). Эффективность катализаторов оценивали по снижению концентрации красителя. Концентрацию метилового оранжевого определяли на спектрфотометре СФ-2000 Установлено, что наибольшей фотокаталитической активностью обладает коммерческий анатаз, в присутствии которого за 6 часов концентрация метил оранжевого снизилась с 19,6 до 7,7 мг/л. Синтезированные образцы диоксида титана проявили меньшую активность. Наиболее активным из синтезированных материалов оказался образец, представляющий собой смесь анатаза и рутила (рН = 9, 800 °С, 5 минут), в присутсвии которого концентрация метил оранжевого за 6 часов снизилась с 20,1 до 11,3 мг/л. Оксид железа не проявил фотокаталитической активности: концентрация красителя не изменялась.

С целью отработки методики приготовления катализаторов исследовали сорбционные свойства носителей (магнитные наночастицы оксида железа, диоксид титана) по отношению к ионам палладия по следующей процедуре: к 1 г носителя добавляли 20 мл воды и интенсивно перемешивали до образования однородной суспензии. После чего к полученной суспензии по каплям добавляли раствор соли палладия и перемешивали в течение 2 часов. Количество вводимой соли палладия (K2PdCl4) варьировали из расчета на получение катализаторов с 1%, 0,5% и 0,25% содержанием палладия. Затем осадок катализатора отделяли от маточного раствора, промывали и сушили при комнатной температуре. Содержание металла, иммобилизованного на поверхности неорганического материала, оценивали по изменению концентрации ионов металла в маточном растворе до и после сорбции на спектрофотометре СФ-2000. Установлено, что степень закрепления ионов палладия на оксид железа составляет 95-100%, в то время как на диоксиде титана (синтезированные и коммерческий образцы) адсорбируется не более 30% от введенного количества ионов палладия. Поэтому нанесение палладия осуществляли методом осаждения по следующей процедуре. После добавления раствора соли палладия к суспензии носителя, к полученной смеси при перемешивании по каплям добавляли раствор 0,1 н гидроксида натрия до обесцвечивания раствора. После отделения катализатора, маточный раствор нейтрализовали эквимолярным количеством соляной кислоты и анализировали на спектрофотометре. Результаты спектрофотометрии свидетельствовали о практически полном закреплении палладия на носителях. В результате методом осаждения были синтезированы нанесенные катализаторы с заданным содержанием палладия: 1%Pd/НОЖ, 0,5%Pd/НОЖ, 0,25%Pd/НОЖ, 1%Pd/TiO2 КА (коммерческий анатаз) 1%Pd/TiO2. СРА800 (смесь рутила и анатаза, синтезированная при 800 °С). Полученные 1% Pd катализаторы были охарактеризованы различными физико-химическими методами (СЭМ, РФА, БЭТ, элементный анализ). Количественное закрепление палладия на носителях (оксид железа, TiO2 КА, TiO2. СРА800) подтвердилось методом элементного анализа. Так, содержание палладия в катализаторах близко к расчетным данным и составляет около 1масс.% от суммы всех компонентов, что согласуется с результатами спектрофотомерии и свидетельствует о полном осаждении палладия на поверхности носителей. Методом БЭТ было установлено, что железо содержащий катализатор (1%Pd/НОЖ) обладает более высокой удельной поверхностью по сравнению с аналогичными катализаторами на основе диоксида титана. Исследование морфологии Pd/НОЖ и Pd/TiO2 катализаторов методом СЭМ показало, что для минеральных частиц характерна анизометрическая форма с некой шероховатостью поверхности. Все катализаторы представляет собой ассоциации микроагрегатов, граница между которыми прослеживается плохо, и один микроагрегат постепенно переходит в другой. Элементное картирование показало (СЭМ-EDX), что во всех случаях Pd равномерно распределен по поверхности носителей. Методом РФА было установлено, что на рентгеновских дифрактограммах катализаторов отсутствуют пики, относящиеся Pd или PdO. Это можно объяснить низким содержанием палладия (1%) в катализаторах или малым размером частиц активной фазы. Полученные Pd/НОЖ, Pd/TiO2 КА и Pd/TiO2. СРА800 катализаторы были исследованы в гидрировании фенилацетилена при одинаковых условиях (масса навески катализатора – 0,05 г, температура – 40 °С, атмосферное давление, растворитель – этанол). Перед тем, как исследовать влияние свойств носителя, подбирали оптимальное содержание активной фазы. Для этого в реакции гидрирования тестировали 1%Pd/НОЖ, 0,5%Pd/НОЖ, 0,25%Pd/НОЖ катализаторы. В результате для дальнейших исследований выбраны системы с 1% содержанием палладия. По результатам каталитических испытаний было установлено, что по активности катализаторы располагаются в ряд: Pd/TiO2. СРА800 (WC≡C = 7,5×10-6 моль/с, WC=C = 20,6×10-6 моль/с) ≈ 1% Pd/TiO2 КА (WC≡C = 4,4×10-6 моль/с, WC=C = 20,6×10-6 моль/с) > 1% Pd/НОЖ (WC≡C = 2,7×10-6 моль/с, WC=C = 4,1×10-6 моль/с). Следует отметить, что в присутствии катализаторов на основе диоксида титана скорость гидрирования тройной С-С связи в несколько раз выше двойной. Тем не менее все катализаторы демонстрируют близкую селективность стиролу (90-93%). Кроме того, при повторном гидрировании (введение второй порции субстрата) скорости гидрирования выравниваются за счет повышения WC≡C. Так, в присутствии Pd/TiO2. СРА800 WC≡C и WC=C достигали 16,2×10-6 и 23,4×10-6 моль/с, соответственно. В случае 1% Pd/TiO2 КА наблюдалась аналогичная ситуация (WC≡C = 17,2×10-6 моль/с, WC=C = 18,0×10-6 моль/с). Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования материалов с фотокаталитической активностью в качестве носителей для катализаторов. Однако для подтверждения гипотезы требуются дальнейшие исследования зависимостей.

Члены исследовательской группы

1. Талгатов Эльдар Талгатович, PhD, ассоц. профессор, научный руководитель Проекта (ORCID: http://orcid.org/0000-0001-8153-4765; Scopus ID: 57189892834; ResearcherID Web of Science: W-2352-2017).

2. Ахметова Сандугаш Нұрболқызы, докторант КазНПУ им. Абая, специальность «Химия» (ORCID: http://orcid.org/0000-0003-1048-2640, Scopus ID: 57212148887; ResearcherID Web of Science: AAQ-7000-2020)

3. Бухарбаева Фарида Умаровна, докторант КазНПУ им. Абая, специальность «Химия» (ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0109-1488, Scopus ID: 57218705875; ResearcherID Web of Science: ABF-4456-2021)

4. Кенжеева Алима Муратовна, магистр (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4149-2617, ResearcherID Web of Science: ABF-2639-2021)

5. Әбдіғапбарова Гулназ Ғалымжанқызы, магистрант КазНПУ им. Абая (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4355-3604)

6. Ишмухамедов Алтай Сапабекович (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5248-3022, Scopus ID: 57200751296)

7. Бурумбаева Кульшара Рашидовна (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9203-6008; Scopus ID: 57202458119; ResearcherID Web of Science: GOP-1963-2022).

Список публикаций и патентов

Публикации на 2022 год не запланированы

AP13068154 «Влияние свойств носителя на основе диоксида титана и магнитного оксида железа на Pd-катализируемое гидрирование ацетиленовых соединений».

Достигнутые результаты за 2023 год

Были синтезированы магнитные композиты с различным соотношением НОЖ:TiO₂ (9:1, 7:3, 1:1, 3:7). В качестве исходного сырья для получения магнитных композитов с различным соотношением НОЖ:TiO₂ были использованы синтезированный оксид железа и коммерческий диоксид титана в модификации анатаз. Наночастицы оксида железа были синтезированы методом соосаждения хлоридов железа (с соотношением Fe³⁺:Fe²⁺ = 2:1) гидроксидом натрия.
Полученные образцы были исследованы различными физико-химическими методами (РФА, мессбауэровская спектроскопия, БЭТ, элементный анализ, магнитометрия). Методом РФА в образцах исходных оксидов металлов и композитов на их основе обнаружены характерные пики соответствующие кристаллическим плоскостям Fe₃O₄ (JCPDS Card No. 88-0315) или γ-Fe₂O₃(JCPDS Card No. 39-1346) и TiO₂ в форме анатаза (JCPDS Card No. 21-1272). Расчитанные по данным РФА размеры частиц НОЖ и TiO₂ составили 10 и 15 нм, соответсвенно. С помощью Мессбауэровской спектроскопии установлено, что полученный магнитный компонент композитов (НОЖ) представляет собой смесь γFe₂O₃ и Fe₃O₄. Результаты исследования образцов с помощью СКВИД магнетометра показали, что значения намагниченности (M_S и M_r) изменяются пропорционально содержанию НОЖ в композитах. Это может свидетельствовать о равномерном распределении НОЖ и TiO₂ в композитах. Значение коэрцитивной силы практически не менялось. Это может свидетельствовать о том, что размеры агломератов НОЖ практически не изменяются при их перемешивании с TiO₂ под действием ультразвука. Сравнение данных РФА и БЭТ подтвердило, что НОЖ и TiO₂ в композитах находятся в виде агломератов наночастиц.
Синтезированные образцы НОЖ, TiO₂ и НОЖ:TiO₂ были исследованы в реакции разложения метилового оранжевого (исходная концентрация 10 мг/л) в условиях УФ облучения (длина волны — 254 нм, мощность лампы – 30 Вт). Установлено, что НОЖ и 90%НОЖ:10%TiO₂ не обладают фотокаталитической активностью. Однако дальнейшее увеличение содержания анатаза способствовало улучшению фотокаталитических свойств НОЖ:TiO₂композитов. Удаление красителя МО составило 10%, 32% и 75% для композитов 70%НОЖ:30%TiO₂, 50%НОЖ:50%TiO₂и 30%НОЖ:70%TiO₂соответственно. Полученные результаты позволяют предположить, что присутствие TiO₂на поверхности НОЖ:TiO₂ может быть достигнуто при его содержании в композите более 30% масс. Следует отметить, что наиболее активный 30%НОЖ:70%TiO₂композитпо своим фотокаталитическим свойствам практически не уступал коммерческому анатазу (удалено 82% МО). Можно предположить, что 30%НОЖ:70%TiO₂имеет наибольшую концентрацию частиц TiO₂ на своей поверхности, сравнимую с исходным TiO₂.
Были приготовлены палладиевые катализаторы, нанесенные на магнитные композиты. Катализаторы готовили путем осаждения ионов палладия гидроксидом натрия. Спектрофотометрическим методом (ФЭК) было установлено, что палладий практически полностью осаждается на носителях (95-99%). Содержание палладия, рассчитанное по данным ФЭК, составило 1%, что подтвердилось данными элементного EDX анализа. Кроме того, результаты элементного анализа подтвердили, что содержание TiO₂ в катализаторах оказалось близким к расчетным (ожидаемым) значениям 10, 30, 50 и 70% масс. Следует отметить, что практически во всех катализаторах не было обнаружено Na. То есть катализаторы не содержат NaOH, способного повлиять на каталитические свойства нанесенных наночастиц Pd.
Исследование морфологии катализаторов методом СЭМ показало, что для минеральных частиц характерна анизометрическая форма с некой шероховатостью поверхности. Элементное картирование показало (СЭМ-EDX), что во всех случаях Pd равномерно распределен по поверхности носителей, представляющих собой хорошо смешанные оксиды металлов (Ti, Fe). Результаты РФЭС исследований показали различные степени окисления Pd, на поверхности катализаторов. В Pd/TiO₂ и Pd/НОЖ:TiO₂ (3:7) пики Pd 3d5/2 с энергиями связи около 335 eV и 337 eV могут быть отнесены к Pd в степенях окисления 0 и +2 соответственно с преобладанием металлического Pd (>50%). Напротив, в образцах Pd/НОЖ:TiO₂ (7:3) и Pd/НОЖ палладий находился преимущественно в окисленной форме. Более того, энергии связи Pd⁰ и Pd²⁺ имеют положительный сдвиг (около 0,5-0,7 эВ), вероятно, из-за переноса электронов от частиц Pd к оксиду железа.
Полученные катализаторы были исследованы в гидрировании фенилацетилена при одинаковых условиях (масса навески катализатора – 0,05 г, температура – 40 °С, атмосферное давление, растворитель – этанол). По результатам каталитических испытаний было установлено, что по скорости гидрирования тройной связи W_C≡C катализаторы располагаются в ряд: Pd/TiO₂ (7,3×10^-6 моль/с) ≈ Pd/НОЖ:TiO₂ (3:7) (7,0×10^-6 моль/с) > Pd/НОЖ:TiO₂(1:1) (5,1×10^-6 моль/с) > Pd/НОЖ:TiO₂ (7:3) (4,4×10^-6 моль/с) ≈ Pd/НОЖ:TiO₂ (9:1) (4,3×10^-6 моль/с) > Pd/НОЖ (3,5×10^-6 моль/с). Следует отметить, что во всех случаях скорость гидрирования двойной С-С связи (W_C=C = 5,3-17,8×10^-6 моль/с) была несколько выше двойной (W_C≡C:W_C=C ≈ 1:2). Тем не менее все катализаторы демонстрируют близкую селективность стиролу (91-96%), кроме Pd/НОЖ (85%). Наиболее оптимальные свойства в процессе гидрирования фенилацетилена показал Pd/НОЖ:TiO₂ (3:7) благодаря сочетанию превосходных каталитических свойств Pd/TiO₂ и магнитных свойств Pd/НОЖ.
По результатам проведенных работ опубликована 1 статья в отечественном издании, рекомендованным КОКСНВО РК.

Члены исследовательской группы

4. Кенжеева Алима Муратовна, магистр (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4149-2617, ResearcherID Web of Science: ABF-2639-2021)

5. Әбдіғапбарова Гулназ Ғалымжанқызы, магистрант КазНПУ им. Абая (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4355-3604)

6. Бурумбаева Кульшара Рашидовна (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9203-6008; Scopus ID: 57202458119; ResearcherID Web of Science: GOP-1963-2022).

Список опубликованных работ за 2023 год

Талгатов Э.Т., Бухарбаева Ф.У., Кенжеева А.М., Әбдіғапбарова Г.Ғ., Аубакиров Т.А Палладиевые катализаторы, нанесенные на диоксид титана и магнитный оксид железа, в гидрировании фенилацетилена: влияние фотокаталитических свойств носителя // Известия Национальной академии наук. Серия химии и технологии. – 2023. – Т. 3, № 456. – С. 157-174. https://doi.org/10.32014/2023.2518-1491.184

Достигнутые результаты за 2024 год

1) Для реакции гидрирования фенилацетилена проведено варьирование оперативных параметров таких как масса катализатора, температура, концентрация субстрата и pH растворителя. Исследования проводились на оптимальных катализаторах 1% Pd/TiO₂ и 1% Pd/ НОЖ-TiO₂ КА (3:7). Было установлено, что увеличение навески катализатора 1% Pd/ НОЖ-TiO₂ (3:7) с 0,025 до 0,075 г сопровождается увеличением скорости реакции. Дальнейшее увеличение массы катализатора до 0,1 г не приводит к ускорению скорости реакции. В случае 1% Pd/TiO₂ скорость реакции увеличивалась с увеличением навески катализатора с 0,025 до 0,1 г. То есть в обоих случаях при навесках катализатора 0,025-0,075 г процесс протекает в кинетическом режиме. В связи с этим дальнейшие исследования проводились в присутствии 0,05 г катализатора. Варьирование количеств вводимого фенилацетилена (0,25 мл, 0,5 мл, 1,0 мл) не показало влияния концентрации субстрата на скорость процесса. То есть порядок реакции по фенилацетилену является нулевым. В присутствии обоих катализаторов при увеличении температуры реакции с 30 до 40°С скорость реакции увеличивалась, однако дальнейшее увеличение температуры не оказывало существенного влияния на скорость процесса. Катализаторы также были протестированы в щелочной среде. Для этого растворитель (этанол) был доведен до pH = 10 с помощью NaOH, а затем использован в процессе гидрирования. Полученные результаты показывают увеличение активности катализаторов в щелочной среде. Таким образом, оптимальными условиями реакции оказались: m(кат) = 0,05 г, Vсуб = 0,25-1 мл, T = 40°C, рН = 10.

2) Оптимальные катализаторы также были исследованы в гидрировании следующих алкина и алкинолов: гексин-2, 2-гексин-1-ол и 5-гексин-1-ол.

В гидрировании гексина-2 катализаторы показали высокую активность и селективность по сумме цис- и транс- олефинов (1% Pd/TiO₂ — W_С≡С = 38,1×10^-6 моль/с, W _С=С= 4,1×10^-6 моль/с, селективность по сумме олефинов – 98,2%, 1% Pd/НОЖ-TiO₂(3:7) — W_С≡С = 19,6×10^-6 моль/с, W _С=С= 2,8×10^-6 моль/с, селективность по олефинам– 97.8%).

В гидрировании 2-гексин-1-ола скорость гидрирования тройной С-С связи достигала 1,2×10^-6 и 2,4×10^-6 моль/с для Pd/НОЖ-TiO₂(3:7) и 1% Pd/TiO₂, соответственно. При этом соотношения скоростей W_С≡С:W _С=Ссоставляло 1:2. Тем не менее катализаторы показали высокую селективность по цис-2-гексен-1-олу (95-96%).

Гидрирование 5-гексин-1-ола протекало с более высокими скоростями. Скорость гидрирования достигала 4,8×10^-6 и 14,4×10^-6 моль/с для 1%Pd/НОЖ-TiO₂ (3:7) и 1%Pd/TiO₂, соответственно. Селективность по олефину составляла около 90% для обоих катализаторов.

3) Сравнительный анализ влияния физико-химических и фотокаталитических свойств носителей на поведение палладиевых катализаторов на их основе в реакции гидрирования ацетиленовых соединений позволил выявить следующие факты:

— Суспенидрование НОЖ и TiO₂в воде в условиях ультразвукового перемешивания в течении 30 минут способствует образованию магнитных TiO₂/НОЖ композитов, в которых оксиды металлов равномерно распределены относительно друг друга, а содержание НОЖ или TiO₂ в композитах может варьироваться от 10 до 70% масс. Установлено, что в полученных композитах поверхность частиц TiO₂(также представляют собой микроаггрегаты) блокируется микроаггрегатами НОЖ, при этом в зависимости от соотношения НОЖ к TiO₂ доля заблокированной поверхности может меняться. Кроме того, размеры магнитных агломератов (НОЖ) практически не меняются после смешивания НОЖ с TiO₂ с помощью ультразвука.

— Состав поверхностного слоя двухкомпонентных композитов TiO₂/НОЖ влияет на состояние нанесенных на них частиц Pd и, следовательно, на их поведение в процессе гидрирования. Так, с увеличением содержания диоксида титана в TiO₂/НОЖ композитах, степень блокировки TiO₂частицами НОЖ снижалась. Следовательно, частицы TiO₂ в 70TiO₂/НОЖ (содержание TiO₂–70%) были более доступны для наночастиц Pd по сравнению с остальными композитами TiO₂/НОЖ (содержание TiO₂–10-50%). Это было подтверждено испытаниями композитов TiO₂/НОЖ в фоторазложении органического красителя. Результаты показали, что их фотокаталитическая активность увеличивалась с ростом содержания TiO₂ в композитах, а 70TiO₂/НОЖ продемонстрировал практически те же фотокаталитические свойства, что и исходный TiO₂. Кроме того, согласно РФЭС-исследованию, спектры палладия в Pd@TiO₂ и Pd@70TiO₂/НОЖ не были смещены в сторону более высоких энергий, в то время как для катализаторов с более высоким содержанием НОЖ наблюдался некоторый положительный сдвиг. Соответсвенно, активность катализаторов Pd@TiO₂/НОЖ возрастала с увеличением содержания TiO₂, а Pd@70TiO₂/НОЖ оказался наиболее оптимальным катализатором благодаря сочетанию отличных каталитических свойств Pd@TiO₂ (активность, селективность и стабильность) и магнитных свойств Pd@НОЖ.

— Фотокаталитические свойства диоксида титана зависят от размера и степени аглломерации частиц TiO₂. Так, коммерческий анатаз (TiO₂КA) с меньшей степенью агломерации частиц TiO₂показал более высокую активность в реакции фотокаталитического получения водорода из воды по сравнению с синтезированным анатазом (TiO₂СA), облающим более высокой степенью агломерации частиц TiO₂. Следует отметить, что модификация TiO₂КA палладием способствовала повышению его эффективности в фотокаталитической реакции получения водорода.

— Фотокаталитические свойства диоксида титана влияют на соотношение Pd⁰/PdO в Pd@TiO₂ катализаторах и, соответсвенно, их активность в гидрирования ацетиленовых соединений. Так, согласно данным РФЭС, Pd@TiO₂КA показал более высокое содержание металлического Pd по сравнению с Pd@TiO₂СA (TiO₂КA обладал более лучшими фотокаталитическими свойствами по сравнению с TiO₂СA). Соотвественно, Pd@TiO₂КA оказался более активным в гидрировании ацетиленовых соединений, чем Pd@TiO₂СA. Эту корреляционную зависимость можно объяснить тем, что TiO₂ с улучшенными фотокаталитическими свойствами обеспечивает более легкое восстановление Pd²⁺ до активных частиц Pd⁰.

4) По результатам проведенных исследований за 2024 были опубликованы 2 статьи в рецензируемых зарубежных изданиях, входящий во 2 (второй) квартиль по импакт-фактору в базу Web of Science («Nanomaterials», «Catalysts»). В реализации проекта приняли участие 3 соискателя степени PhD (Ахметова С.Н., Бухарбаева Ф.У., Ерсайын Р.Ж.) и 2 докторанта PhD (Кенжеева А.М., Найзабаев А.А.).

Члены исследовательской группы

4. Кенжеева Алима Муратовна, магистр (ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4149-2617, ResearcherID Web of Science: ABF-2639-2021)

5. Найзабаев Акжол Арманович, докторант АО КБТУ (ORCID: https://orcid.org/0009-0001-5317-9070; Scopus ID: 59323460000; ResearcherID Web of Science: JOP-7500-2023).

6. Бурумбаева Кульшара Рашидовна (ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9203-6008; Scopus ID: 57202458119; ResearcherID Web of Science: GOP-1963-2022).

7. Ерсайын Раимбек Жаунгерулы, докторант КазНУ им. Аль-Фараби (ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3251-3778; Scopus ID: 57218144800; ResearcherID Web of Science: ABF-7047-2021).

Список опубликованных работ за 2024 год

Talgatov E.T., Naizabayev A.A., Bukharbayeva F.U., Kenzheyeva A.M., Yersaiyn R., Auyezkhanova A.S., Akhmetova S.N., Zhizhin E.V., Brodskiy A.R. Pd Catalysts Supported on Mixed Iron and Titanium Oxides in Phenylacetylene Hydrogenation: Effect of TiO₂ Content in Magnetic Support Material //Nanomaterials. -2024. -Vol. 14. -P.1392. https://doi.org/10.3390/nano14171392 (WoS: Q2, процентиль по Scopus — 84%)

Talgatov E.T., Naizabayev A.A., Kenzheyeva A.M., Myltykbayeva Z.K., Koca A., Bukharbayeva F.U., Akhmetova S.N., Yersaiyn R., Auyezkhanova A.S. Investigation of the Performances of TiO₂ and Pd@TiO₂ in Photocatalytic Hydrogen Evolution and Hydrogenation of Acetylenic Compounds for Application in Photocatalytic Transfer Hydrogenation //Catalysts.-2024. -Vol. 14. -P. 665. https://doi.org/10.3390/catal14100665 (WoS: Q2, процентиль по базе Scopus 77%)