Відділ гетерогенного кислотно-основного каталізу

Завідувач відділу

  Брей Володимир Вікторович
доктор хімічних наук
член-кореспондент НАН України
тел. +380 (44) 594 02 36
e-mail: brei@ukr.net
Посилання на профіль в сколарі: Google.Scholar.Profile
Посилання на профіль в скопус: Scopus.Profile

Відділ створено в 2003 році.


Основні наукові напрямки

  • Дослідження закономірностей перебігу каталітичних реакцій з переносом протону;
  • Синтез нових кислотних і оснόвних оксидних матеріалів;
  • Розробка селективних каталізаторів для одержання хімічних продуктів широкого застосування на основі відновлювальної сировини;
  • Практична направленість робіт пов’язана із розробкою нових каталітичних процесів переробки біоспиртів.

Найважливіші наукові досягнення

  • На основі розвинутих уявлень щодо механізму трансформації спиртів за участю активних центрів металвмісних оксидів, синтезовано низку біфункціональних мідь та церій вмісних каталізаторів для селективної конверсії біоспиртів – етанол, гліцерин, тетрагідрафурфуриловийспирт – у етилацетат, 1,1-діетоксиетан, пропіленгліколь, етил лактат, δ-валеролактон.
  • Встановлено кореляцію між енергією активації реакції дегідрування первинних і вторинних спиртів на мідьвмісному каталізаторі і хімічним зсувом δ (R17OH) досліджених спиртів. Показано, що здатність спиртів до дегідрування зменшується з підвищенням їх нуклеофільності. Запропоновано механізм дегідрування спиртів на кластерах металічної міді.
  • Запропоновано новий спосіб одержання оцтової кислоти з водних розчинів етанолу на мідьвмісномукаталізаторі. При цьому супутним продуктом є водень.
  • Знайдено селективний Сu/ZnO-Al2O3 каталізатор для прямого дегідрування тетрагідрофурфурилового спирту до δ-валеролактону. При 260°С/0.1МПа досягається 90% конверсія спирту з 80% селективністю за лактоном. Показано, що Сu/ZnO-Al2O3 каталізує парофазне амідування δ-валеролактону аміаком у присутності водню і водяної пари при 250–280°С з 70% виходом δ-валеролактаму.
  • Вперше показано, що каталітичне дегідрування водних розчинів альдегідів на мідь-оксидному каталізаторі дозволяє одержувати аліфатичні і ароматичні карбонові кислоти.
  • Знайдено, що допування матриці ZrO2 SiO2 іонами Al3+ та Sn4+ алюмінію приводить до утворення потрійних суперкислотних ZrO2 SiO2 – Al2O3 (H0 = 14.52) та ZrO2 SiO2 – SnO2 (H0 = 13.15) оксидів.
  • Запропоновано спосіб одержання сильно кислотного ZrO2 SiO2 оксиду з концентрату природного цирконуМалишевського родовища без використання інших джерел Si4+ та Zr4+ іонів.
  • Встановлено, що в крекінгу вакуумного газойлю цирконійсилікатні каталізатори, завдяки їх високій кислотності, забезпечують більший на 6 – 8% вихід бензинової фракції ніж промисловий цеолітний каталізатор.

Наукова і прикладна тематика

  • Відомча тематика:
      • «Каталітична конверсія моноцукрів у хімічні продукти широкого застосування» 2017-2021
  • Конкурсна тематика:
      • Цільова комплексна программа наукових досліджень НАН України “Біологічні ресурси і новітні технології біоенергоконверсії”, 2013-2019
  • Договірна тематика:
      • «Розробка каталітичних способів одержання етилацетату, н-бутанолу та 1,1-діетоксиетану з біоетанолу», 2011-2015
      • “Окиснення пропілену до пропілен оксиду: лабораторні дослідження“, 2017-2018
      • “Парофазна конденсація метил лактату до лактиду: лабораторні дослідження“, 2019

Інноваційні розробки

  • Процес одержання 1,1-діетоксиетану з біоетанолу
  • Двохстадійний процес гідрування гліцерину до пропіленгліколю

Захист дисертацій співробітниками відділу

  • 2015 Бодюл Н.С.Олігомеризація тетрагідрофурану та бекманівське перегрупування циклогексаноноксиму в ε–капролактам на твердих кислотах – Дис. канд. хім. наук : 02.00.04 – фізична хімія – Інститут хімії поверхні ім. Чуйка НАН України, спеціалізована рада Д 26.210.01 – В.В. Брей
  • 2016Іньшина О.І. Синтез та каталітичні властивості сильнокислотних ZrO2-SiO2 і ZrO2-SiO2-Al2O3 оксидів – Дис. канд. хім. наук : 02.00.13 – нафтохімія та вуглехімія – Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, спеціалізована рада Д 26.220.01 – В.В. Брей
  • 2018 – Милін А.М.  Каталітичний синтез етил лактату і молочної кислоти на основі гліцерину – Дис. канд. хім. наук : 02.00.13 – нафтохімія та вуглехімія – Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії ім. В.П. Кухаря НАН України, спеціалізована рада Д 26.220.01 – В.В. Брей

Провідні співробітники відділу

  Левицька
Світлана Іванівна

ст.н.с., к.х.н.
Посилання на профіль в сколарі: Google.Scholar.Profile
Посилання на профіль в скопус: Scopus.Profile
Область наукових інтересів
Синтез змішаних основних, амфотерних та кислотних оксидів та розробка на їх основі ефективних твердих каталізаторів для переробки відновлювальної сировини.
  Прудіус
Світлана Володимирівна

ст.н.с., к.х.н.
Посилання на профіль в сколарі:Google.Scholar.Profile
Посилання на профіль в скопус: Scopus.Profile
Область наукових інтересів
Синтез твердих кислотних та біфункціональних каталізаторів, та їх тестування в процесах перетворення поновлювальних речовин в продукти широкого застосування, зокрема одержання етиллактату з етанольних розчинів фруктози.
  Шаранда
Михайло Євстафієвич

ст.н.с., к.х.н.
Посилання на профіль в сколарі: Google.Scholar.Profile
Посилання на профіль в скопус: Scopus.Profile
Область наукових інтересів
Каталітичні перетворення поновлюваної сировини на твердих кислотних, основних та біфункціональних каталізаторах.
  Варварін
Анатолій Михайлович

ст.н.с., к.х.н.
Посилання на профіль в сколарі: Google.Scholar.Profile
Посилання на профіль в скопус: Scopus.Profile
Область наукових інтересів
Розробка способів трансформації біоспиртів та їх похідних, зокрема способу парофазної конденсації етиллактату до мономерного лактиду.

Список найважливіших публікацій за останні 5 років

  • S.V. Prudius, N. Ges, V.V. Brei Conversion of D-fructose into ethyl lactate over SnO2/SiO2 catalyst // Colloids & Interfaces 3 2019 16
  • Варварін А.М., Левицька С.І., Брей В.В. Парофазна конденсація етиллактату до лактиду на SnO2/SiO2 каталізаторі // Доповіді НАН 1 2018 73
  • V.V. Brei, O.I. Inshina, S.V. Prudius, K.M. Khomenko, V.I.Popov Study of vacuum gas oil cracking over high-acidic mixed ZrO2 SiO2 oxides // Norwegian J. Dev. Int. Sci. (NDIS) 2018, N16, 13-19
  • Брей В.В., Милін А.М. Дегідрування спиртів на мідному каталізаторі: кореляція між енергією активації реакції і хімічним зсувом δ (R17OH) // Укр.хім.ж. 83 2017 105
  • Inshi.na O.I., Korduban A.M., Telbiz G.M., Brei V.V.  Synthesis and study of superacid ZrO2-SiO2-Al2O3 mixed oxide //  Adsorption Science & Technology 35 2017 339
  • Brei V.V., Varvarin A.M., Prudius S.V. Selective dehydrogenation of tetrahydrofurfuryl alcohol into δ-valerolactone and its amidation to δ-valerolactam over  Сu/ZnO-Al2O3 catalyst // Phys.Technol.Surface 7 2016  39
  • Брей В.В., Іньшина О.І., Хоменко К.М. Каталізатори крекінгу. Цирконійсилікати як альтернатива алюмосилікатам //    Хімічна   промисловість    України   3 2015 33
  • Sharanda M., Sontsev V., Bondarenko E., Brei V. Two-stage conversion of glycerol into propylene glycol over Cu/Al2O3 catalyst // Chemistry & Chemical Technology 9 2015 89