Відділ гомогенного каталізу та присадок до нафтопродуктів
Head of Department: Полункін Євген Васильович – кандидат хімічних наук.
Contact Information:
Address: 50, Kharkiv Highway, Kiev, Ukraine
Phone / Fax: (044) 559-70-54; (044) 559-71-81
Email: polunkin at i.ua
Google Scholar Profile:
https://scholar.google.com.ua/citations?user=VgwAveYAAAAJ&hl=uk
Main research areas of the department:
- kinetics and mechanisms of metal complex and metal cluster catalysis of radical reactions;
- creation of perspective new industrial complexes and metal-cluster additives for petroleum products (oils, plastic oils, process fluids) for industrial use;
- synthesis of new monomers and polymers based thereon, containing perfluoroaromatic, perfluoroaliphatic and metal-containing fragments, as binders and additives to composite materials (including solid lubricants);
- resource saving in petrochemical industries.
У Відділі проводяться фундаментальні дослідження у галузі каталізу та нафтохімії.
Основними напрямами діяльності досліджень Відділу гомогенного каталізу та присадок до нафтопродуктів є створення теоретичних основ дії нанорозмірних кластерів в якості каталізаторів в радикальних реакціях окиснення рідких органічних сполук, виявлення можливостей керування цими процесами з метою отримання компонентів моторних палив з нафтової та біосировини, а також підвищення енергоефективності при використанні моторних палив у різноманітних силових установках – автотранспортних, авіаційних та ракетних двигунах.
Вперше запропонований та розвинутий у Відділі кластерний
підхід до явища каталізу в процесах окиснення органічних сполук в рідкому
середовищі має важливе значення для розвитку сучасних уявлень про механізм
рідиннофазного окиснення в присутності мікроконцентрацій нанорозмірних
кластерів. Розглянуто явище нанорозмірної фрагментації рідких розчинів
при сольватації наночастинок, експериментально показана симбатна немонотонна
зміна фізико-хімічних властивостей розчинів в залежності від концентрації
наночасток, які дискретизують рідку фазу.
Вперше встановлено ефект інверсійного характеру каталітичної
дії наночастинок в радикальних реакціях при окисненні рідких середовищ.
Показано, що інгібуюча дія наночасток при невисоких температурах може
бути обумовлена створенням в рідині навколо цих добавок поляризованих
зон з орієнтованих молекул середовища. Збільшення концентрації вільних
радикалів в локальних об’ємах сприяє їх рекомбінації та обриву ланцюгів
окиснення. При високих температурах руйнування цих зон під дією теплових
коливань молекул призводить до викиду в об’єм рідини електронів і вільних
радикалів, які ініціюють зародження нових ланцюгів окиснення та прискорюють
процеси окиснення.
В теорії кластерного каталізу обриву ланцюгів реакції
окиснення органічних сполук (Г.О. Ковтун) було обґрунтовано три механізми
таких реакцій: реакції, локалізовані на центральному ядрі кластера; реакції,
локалізовані на координованому ліганді та реакції, локалізовані на продуктах
гомолітичного заміщення лігандів вільними радикалами.
Нами запропоновано четвертий механізм обриву ланцюгів
окиснення на поверхні домена поляризованими молекулами розчинника, які
входять до складу структури сольвато-домена навколо нанокластера та діаметер
яких залежить від розмірів наночасток.
Теоретичні аспекти досліджень міжмолекулярної взаємодії
синтезованих нанорозмірних кластерів з компонентами вуглеводневих та оксигенатних
палив дозволили розробити біобезпечні нанорозмірні присадки поліфункціональної
дії до сучасних моторних палив, які поліпшують їх експлуатаційні властивості.
Розроблені в відділі присадки до моторних палив на основі сферичних нанорозмірних
кластерів одночасно покращують протизношувальні властивості обладнання
(на порядок зменшують зношення в зоні тертя), мають високі антикорозійні
властивості, покращують екологічні характеристики та енерговіддачу палив.
За допомогою комп’ютерного моделювання методом повноатомної
класичної молекулярної динаміки розглянуто структуру сольватних оболонок
в етанольному розчині модельного нанорозмірного металокомплексу, оцінено
кількість орієнтованих молекул в першій оболонці та в упорядкованій зоні.
Експериментально виявлено каталітичний інгібуючий вплив
синтезованих нанорозмірних металокомплексних сполук на ініційоване окиснення
бензилового спирту за невисоких температур та автоокиснення бензилового
спирту і н-додекану за підвищених температур (100–150 оС).
Проведено дослідження впливу нанорозмірних сферичних
карбонових кластерів на процес високотемпературного окиснення компонентів
моторних палив при згорянні дизельного палива в двигунах. За результатами
порівняльних моторних випробувань встановлено, що додавання до дизельного
палива присадки на основі синтезованих сферичних карбонових нанокластерів
(при вмісті наночастинок в паливі 0,001 % мас.) суттєво впливає на показники
роботи дизельного двигуна: годинна витрата палива скоротилась на 10 %,
ефективний ККД збільшився на 8 %, рівень викидів оксидів азоту NOx зменшився
на 24 %, рівень викидів СО зменшився з 0,075 % майже до 0 % за рахунок
збільшення повноти згоряння палива.
У відділі спільно з Д.А. Вінниченко (Інститут імпульсних
технологій НАН України) створена установка плазмохімічного синтезу вуглецевих
сферичних нанокластерів з вуглеводневих газів. Вперше отримані функціоналізовані
фтором полішаруваті вуглецеві наносфери.
Вперше досліджено спосіб реалізації процесу конверсії синтез-газу у метанол в умовах механоактивації каталізатора in situ і доказано його ефективність як альтернативи для здійснення процесу за атмосферних умов.
Pilyavskyi Volodymyr Stepanovich
Deputy Head Department, Senior Researcher, Candidate of Technical Sciences., Senior Researcher in Petrochemical Specialty
Основні напрями досліджень: трибологічні та хіммотологічні аспекти дії паливно-мастильних матеріалів та нафтопродуктів в машинах та механізмах, вивчення механізмів дії функціональних присадок до нафтопродуктів, створення мастильних матеріалів для різних процесів тертя і металообробки.
Eugene E. Sheludko
Senior Researcher, Candidate of Chemical Sciences.
Основні напрями досліджень: фахівець у галузях хімії високомолекулярних
сполук, синтезу мономерів для термостійких гетероланцюгових полімерів
та лігандів для металокомплексних інгібіторів окиснення; атомна силова
мікроскопія поверхонь із нанесеними наночастинками різної природи.
Tatyana Kameneva
Senior Researcher, Candidate of Chemical Sciences.
Дослідження волюмометричним методом кінетичних закономірностей, стехіометрії та механізмів інгібування процесів рідиннофазного радикально-ланцюгового окиснення органічних субстратів різними за хімічною будовою сполуками (нанозолі металів, моно- та поліядерні комплекси металів, нановуглецеві сфероїдальні сполуки та ін.).
Melnikova Svetlana Lvivna
Senior Researcher. Candidate of Chemical Sciences.
Основні напрями досліджень: ідентифікація та кількісний аналіз складних органічних сумішей; визначення впливу інгібуючої або ініціюючої дії присадок різної хімічної структури на кінетику окиснення компонентів моторних палив; гетерогенний каталіз, розробка альтернативних способів активації гетерогенних каталізаторів.
Himach Nataliya Yurievna
Researcher, Candidate of Chemical Sciences
Main directions of research:
heterogeneous catalysis, development of alternative ways of activation of heterogeneous catalysts;
research of technology of processing of solid household waste with obtaining synthesis gas and its subsequent conversion to oxygenates;
study of the course of conversion of synthesis gas into oxygenates.
Gaidai Olga
Junior Researcher
Основні напрями досліджень: створення етанольних моторних палив з високим вмістом етанолу й покращеними експлуатаційними та екологічним характеристиками; дослідження впливу нанорозмірних поліфункціональних присадок на властивості етанольних палив та товарних автомобільних бензинів.
Bogomolov Yuri Ivanovich
Junior Researcher
Основні напрями досліджень: розробка та створення екологічно
чистих змащувальних матеріалів та гідравлічних рідин. Розробка твердозмащувальних
покриттів для роботи в екстремальних умовах. Дослідження трибологічних
та антиоксидантних властивостей палив та полімерних матеріалів з нанорозмірними
добавками.
Starzhynska Lyudmila
Engineer
Основні напрями досліджень: розробка каталітичних способів переробки відходів біосировини з одночасним отриманням нанокарбонових залишків як потенційних складових добрив для сільського господарства
Yaroslav Bereznytsky
Engineer
Основні напрями досліджень: розробка способів синтезу та дослідження нанорозмірних кластерних сполук на основі карбону в якості присадок, які покращують фізико-хімічні та експлуатаційні властивості палив.
Tarasenko Roman
Engineer
Основні напрями досліджень: дослідження переробки біоорганічної сировини шляхом каталітичного піролізу та карбонізації з отриманням синтез-газу та карбонових нанорозмірних кластерів.
