Відділ окислювальних гетерогенно-каталітичних процесів

Завідувач відділу

 
Зажигалов
Валерій Олексійович

доктор хімічних наук, профессор
член-кореспондент НАН України
тел. +380 (50) 761 54 30
e-mail: zazhigal@ispe.kiev.ua
Посилання на профіль в сколарі: Google.Scholar.Profile
Посилання на профіль в скопус: Scopus.Profile

Лауреат державної премії в галузі науки і техніки
Нагороджений грамотою Верховної Ради України “За заслуги перед Українським народом”
Член конкурсної комісії по присудженню премій молодим вченим України при ВР України
Член редколегії 3-х наукових журналів України та 2-х міжнародних журналів

Валерій Олексійович Зажигалов очолює відділ з 1999 р.
Станом на січень 2025 р. у відділі працює 11 спеціалістів, серед них 1 доктор наук, 7 кандидатів наук, 3 молодших наукових співробітника. За останні 5 років співробітниками відділу опубліковано:

  •  7 розділів в книгах, які індексуються Scopus,
  • 59 статей, які індексуються Scopus,
  •  11 статей, які індексуються іншими міжнародними базами даних,
  • отримано 2 патенти,
  • захищені 3 кандидатські дисертації.
    У відділі працює Українсько-польська лабораторія з каталізу.

Основні наукові напрямки

• Створення наукових засад застосування нетрадиційних методів та підходів, які відносяться до методів “зеленої хімії”, до приготування нанодисперсних функціональних матеріалів (каталізаторів, сорбентів, матеріалів для сучасної електроніки);
• Розвиток альтернативних методів (механохімічний, ультразвуковий, мікрохвильовий, баротермальний та іонна імплантація) для синтезу ефективних каталізаторів окиснення насичених вуглеводнів з одержанням цінних напівпродуктів органічного синтезу;
• Вивчення кінетики та механізму селективного перетворення парафінових вуглеводнів (метану, етану, пропану, пентану і гексану) та повного окислення малих молекул;
• Дослідження процесів перетворення відновлюваної сировини в цінні продукти хімічного синтезу;
• Дослідження процесів одержання водню з вуглеводнів, їх похідних та води на нанодисперсних каталізаторах та нанесених на металічні носії;
• Створення основ екологічного фотокаталізу нейтралізації органічних забруднювачів, пестицидів та лікарських препаратів у водних розчинах.

Найважливіші наукові досягнення

  • Розроблені ефективні VPO каталізатори селективного окиснення н-бутану в малеїновий ангідрид та н-пентану у фталевий, малеїновий та цитраконовий ангідриди;
  • Показано, що попередня механохімічна активація оксиду ванадію, та його використання в традиційному синтезі дозволяє одержати каталізатори з високою селективністю по етилену при окислювальному дегідруванні етану;
  • Механохімічним методом синтезовані нанесені V-Ti-O композиції, які селективно окислюють о-ксилол до фталевого ангідриду при температурах на 100 0С нижчих ніж традиційні каталізатори;
  • Здійснено прямий механохімічний синтез нанодисперсних порошків титанату барію, ніобатів літію та срібла;
  • Показано, що механохімічна обробка оксидів та гідроксидів спричиняє значне їх активування в процессах фотодеструкції забруднювачів під дією видимого світла;
  • Встановлена ефективність механо-, соно- та мікрохвильової деградації барвників у водних розчинах з використанням оксидів та перовскітів як каталізаторів;
  • Показано можливість застосування комбінованого механохімічного та баротермального синтезів для одержання нанесених каталізаторів, здатних стабільно працювати в умовах використання реакційної суміші з підвищеною концентрацією вуглеводню;
  • Створено високоефективні каталізатори низькотемпературного окиснення сірководню на основі модифікованого різними способами активованого вугілля КАВ, а також Со-вмісні каталізатори селективного окиснення СО у надлишку водню;
  • Показано, що іонна імплантація дозволяє одержати нанорозмірні шари металів на поверхні носія з нержавіючої сталі, при цьому механічна міцністьсинтезованого таким чином композита перевищує міцність поверхні нержавіючої сталі. Встановлено, що температура поверхні таких композитів при пропусканні електричного струму перевищує температуру поверхні промислових нагрівних елементів з ніхрому;
  • Вперше встановлено природу сполук які утворюються на поверхні металічних носіїв при імплантації перехідних металів та показано утворення нітридів та оксинітридів металів;
  • Вперше показано, що імпланти мають високу фотокаталітичну активність в окисненні органічних забруднювачів у водному середовищі при опроміненні видимим світлом, що пов’язано з оптимальним співвідношення на поверхні оксинітридів та оксидів металу.

Інноваційні розробки

  • Новий процесс одержання фталевого ангідриду – шляхом селективного окиснення н-пентану та каталізатори для його реалізації;
  • Механохімічний синтез нанодисперсних порошків перовскітів-титанату барію та ніобату літію;
  • Ефективні каталізатори селективного видалення сірководню при його низьких концентраціях в повітрі;
  • Одержання водню механо-каталітичним розкладом води на борту транспорту;
  • Спосіб одержання нанорозмірних стержнів фази-молібдату цинку – ефективного каталізатора окиснення біоетанолу в оцтовий альдегід;
  • Фотокаталізатори на металічному носії (фользі) високоактивні в розкладі (окисненні) органічних речовин в водному середовищі;
  • Нові каталізатори окиснення н-бутану в малеїновий ангідрид при підвищеній концентрації вуглеводню в реакційній суміші, що дозволяє підвищити продуктивність та організувати ре цикл процесу;
  • Каскадний метод окиснення н-пентану з підвищеною продуктивністю за фталевим ангідридом.

Інноваційні проекти

«Механохімічний та сонохімічний синтези нанодисперсних порошків складних оксидів – перспективних матеріалів сучасної електроніки та каталізу» – 2017-2021 р.р.

Наукові зв’язки

  • Інститут каталізу та фізико-хімії поверхні ПАН (м. Краків, Польща)
  • Люблінський університет ім. Марії Кюрі-Склодовської, (м. Люблін Польща)
  • Політехнічний інститут ім. Т. Костюшко, (м.Краків Польща)
  • Університет м. Брешія (Італія)
  • Університет м. Валенсія (Іспанія)
  • Фріц-Хабер інститут, м. Берлін (Німеччина)
  • Університет «Львівська політехніка» (м. Львів, Україна)
  • «DuPont” USA

Захист дисертацій співробітниками відділу

  • 2018 – Сачук Олена Володимирівна  Вплив механохімічної та ультразвукової обробок на властивості бінарних систем на основі оксидів Zn, Ce та Мо – 02.00.04 – фізична хімія – Інститут хімії поверхні ім. О.О.Чуйка НАН України (Д 26.210.01) – Зажигалов В.О.
  • 2019 – Кізюн Олена Валеріївна  – Вплив домішок на фізико-хімічні властивості VPO-каталізаторів окиснення н-пентану – 02.00.04 – фізична хімія – Інститут хімії поверхні ім. О.О.Чуйка НАН України (Д 26.210.01) – Зажигалов В.О.
  • 2020Діюк Олена Адамівна – Фізико-хімічні властивості масивних та нанесених VPO-каталізаторів для процесів окиснення н-бутану та етану – 02.00.04 – фізична хімія – Інститут хімії поверхні ім. О.О.Чуйка НАН України (Д 26.210.01) – Зажигалов В.О.
  • 2021 –  Шаповалова Марина Василівна – Вплив домішок вуглецю та сірки на фізико-хімічні та фотокаталітичні властивості діоксиду титану – Дис. канд. хім. наук: 01.04.18 – фізика і хімія поверхні – Інститут хімії поверхні ім. О.О.Чуйка НАН України (спеціалізована рада Д 26.210.02) – Халявка Т.О.
  • 2024 Самсоненко Марія Миколаївна – Модифікування оксиду олова (IV) та його використання як сорбента та каталізатора – Дис. канд. хім. наук:  – 02.00.04 – фізична хімія – Інститут хімії поверхні ім. О.О.Чуйка НАН України (спеціалізована рада Д 26.210.01) – Халамейда С.В.

Провідні співробітники відділу



Сидорчук
Володимир Васильович

пров.н.с., к.х.н.
Посилання на профіль в сколар:Google.Scholar.Profile
Посилання на профіль в скопус: Scopus.Profile
Область наукових інтересів
Синтез й дослідження властивостей дисперсних та поруватих матеріалів, адсорбентів та каталізаторів
 

Халамейда
Світлана В’ячеславівна

ст.н.с., к.х.н.
Посилання на профіль в сколар: Google.Scholar.Profile
Посилання на профіль в скопус: Scopus.Profile
Область наукових інтересів
Розробка методів “зеленої хімії” для синтезу каталізаторів та сорбентів, нових процесів деградації забруднювачів у водному середовищі
 

Халявка
Тетяна Олександрівна

c.н.с., к.х.н.
Посилання на профіль в сколар: Google.Scholar.Profile
Посилання на профіль в скопус: Scopus.Profile
Область наукових інтересів
Фотокаталітичні процеси, синтез нових систем для проведення ефективних фотореакцій
 
Кізюн
Олена Валеріївна

ст.н.с., к.х.н.
Посилання на профіль в сколар: Google.Scholar.Profile
Посилання на профіль в скопус: Scopus.Profile
Область наукових інтересів
Каталітичні властивості складних оксидів в процесах окиснення парафінових вуглеводнів
 
Копачевська
Наталя Степанівна

н.с., к.х.н.
Посилання на профіль в сколар: Google.Scholar.Profile
Посилання на профіль в скопус: Scopus.Profile
Область наукових інтересів
Механохімічний синтез оксидних каталізаторів, фотокаталіз
 
Діюк
Олена Адамівна

н.с., к.х.н.
Посилання на профіль в сколар: Google.Scholar.Profile
Посилання на профіль в скопус: Scopus.Profile
Область наукових інтересів
Каталітичні властивості складних оксидів в процесах перетвороення відновлюваної сировини

Список найважливіших публікацій за останні 5 років

  • O.V. Sachuk, V.A. Zazhigalov, O.A. Diyuk, V.L. Starchevskyy, P. Dulian, M.M. Kurmach. The Study of Ultrasonic Treatment Influence on the Physical-Chemical Properties of TiO2/SnO2=1:1 // Springer Proceedings in Physics. – 2020. – V. 247. – P. 209-220
    https://doi.org/10.1007/978-3-030-52268-1_16
    Print ISBN978-3-030-52267-4
  • T.A. Khalyavka, V.V. Shymanovska, E.V. Manuilov, N.D. Shcherban, O.Y. Khyzhun, G.V. Korzhak, V.V. Permyakov. The influence of La doping on structural, optical and photocatalytic properties of TiO2 in dyes destruction and hydrogen evolution // Springer Proceedings in Physics. – 2020. – V. 246. – P. 361-380
    https://doi.org/10.1007/978-3-030-51905-6_27
    Print ISBN978-3-030-51904-9
  • K. Kucio, B. Charmas, V. Sydorchuk, S. Khalameida, O.  Khyzhun. Synthesis and modification of Ce-Zr oxide compositions as photocatalysts // Аpplied catalysis A: General. – 2020. – V. 603. – P. 11776.
    https://doi.org/10.1016/j.apcata.2020.117767
  • R. Nebesnyi, Z. Pikh, V. Sydorchuk, S. Khalameida, I. Kubitska, O. Khyzhun, A. Pavliuk, T. Voronchak. Aldol condensation of acetic acid and formaldehyde to acrylic acid over a hydrothermally treated silica gel-supported B-P-V-W oxide // Аpplied Catalysis A: General. – 2020. – V. 594. – P. 117492 https://doi.org/10.1016/j.apcata.2020.117472
  • V. Sydorchuk, S. Levytska, N. Shcherban, S. Khalameida. Transition metal oxides supported onto silica gel as visible-light driven photocatalysts // Research on Chemical Intermediates. – 2020. – V. 46, No. 9. – P. 3997-4015
    https://doi.org/10.1007/s11164-020-04187-8
  • O.V. Sanzhak, D.V. Brazhnyk, V.V. Honcharov, V.A. Zazhigalov. Ti-implanted nanoscale layers for the chloramphenicol photocatalytic decomposition // Springer Proceedings in Physics. – 2021. – V. 263. – P. 103-115
    https://doi.org/10.1007/978-3-030-74741-1_7
    Print ISBN978-3-030-74740-4
  • О.А. Diyuk, V.А. Zazhigalov, N.D. Shcherban, V.V. Permyakov, N.V. Diyuk, S.M. Shcherbakov, O.V. Sachuk, P. Dulian. Kinetics of ZnMoO4•0.8H2O and α-ZnMoO4 formation at ultrasonic treatment of ZnO and MoO3 mixture // Springer Proceedings in Physics. – 2021. – V. 263. – P. 87-101
    https://doi.org/10.1007/978-3-030-74741-1_6
    Print ISBN978-3-030-74740-4
  • O.V. Sachuk, V.A. Zazhigalov, P. Dulian, W. Bąk, P.Yu. Demchenko, О.A. Diyuk, K. Wieczorek-Ciurowa The mechanochemical synthesis of nanodispersed Bi2Mo3O12 composition mixture // Springer Proceedings in Physics. – 2021. – V. 264. – P. 243-255
    https://doi.org/10.1007/978-3-030-74800-5_16
    Print ISBN978-3-030-74799-2
  • В.О. Зажигалов, О.В. Сачук, О.А. Діюк, І.В. Бачерикова. Механохімічний та сонохімічний синтези нових нанокомпозитів // Нові функціональні речовини і матеріали хімічного виробництва / Академперіодика, 2021, c. 79-92
    https://doi.org/10.15407/akademperiodyka.444.079
  • V. Sydorchuk, M.M. Tsyba, O. Zakutevskyy,  Khyzhun, S. Khalameida, A.M. Puziy. Photocatalytic degradation of dyes using phosphorus-containing activated carbons // Applied Surface Science. – 2021. – V. 535. – P. 147667.
    https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.147667
  • V. Sydorchuk, V. Vasylechko, O. Khyzhun, G. Gryshchouk, S. Khalameida, L. Vasylechko. Effect of high-energy milling on the structure, some physicochemical and photocatalytic properties of clinoptilolite // Applied Catalysis A, General. – 2021. – V. 610. – P. 117930.
    https://doi.org/10.1016/j.apcata.2020.117930
  • K. Kucio, V. Sydorchuk, S. Khalameida, B. Charmas.The effect of mechanochemical, microwave and hydrothermal modification of precipitated TiO2 on its physical-chemical and photocatalytic properties // Journal of Alloys and Compounds. – 2021. – V. 862. – P. 158011.
    https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.158011
  • B. Charmas, V. Sydorchuk, S. Khalameida, M. Kuśmierz, M. Zięzio, K.  Kucio. Synthesis, physicochemical properties and photocatalytic activity of Cu-containing activated carbons prepared from sulfo-resins under visible irradiation // Applied Surface Science. – 2021. – V. 862. – P. 150865.
    https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.150865
  • V. Sydorchuk, S. Khalameida, N. Shcherban, V. Hreb, V. Mykhaylyk, Y. Zhydachevskyy, L. Vasylechko. Phase and structural behavior and photocatalytic properties of new mixed bismuth-praseodymium vanadates // Journal of Solid State Chemistry. – 2021. – V. 296. – P. 122002
    https://doi.org/10.1016/j.jssc.2021.122002
  • W. Janusz, V. Sydorchuk, E. Skwarek, S. Khalameida. Effect of hydrothermal treatment of hydrogel zirconium phosphate on its surface groups properties // Journal of Molecular Liquids. – 2021. – V. 340. – P. 117154
    https://doi.org/10.1016/j.molliq.2021.117154
  • V. Sydorchuk, S. Khalameida, B. Charmas, V. Ivasiv, R. Nebesnyi, N. Shcherban. Influence of hydrothermal, microwave and mechanochemical treatment of tin phosphate on porous structure and catalytic properties // Journal of Sol-Gel Science and Technology. – 2021. – V. 100. – P. 252-270
    https://doi.org/10.1007/s10971-021-05645-4
  • P. Dulian, W. Bak, M. Piz, B. Garbarz-Glos, O.V. Sachuk, K. Wieczorek-Ciurowa, A. Lisinska-Czekaj, D. Czekaj. Mg2+ Doping Effects on the Structural and Dielectric Properties of CaCu3Ti4O12 Ceramics Obtained by Mechanochemical Synthesis // Materials. – 2021. – V. 14, No. 5. – P. 1187-1200
    https://doi.org/10.3390/ma14051187
  • N.D. Shcherban, O.A. Diyuk, V.A. Zazhigalov, D.Yu. Murzin. Graphitic Carbon Nitride as a Sustainable Catalyst for Selective Ethanol Oxidation // ACS Sustainable Chem. Eng. – 2021. – V. 9, No. 14. – P. 5128-5137
    https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.1c00138
  • I.V. Bacherikova, V.O. Zazhigalov. Peculiarities of the vanadium oxidation degree determination by XPS methodin nanodispersed oxide systems // Teoret. Experim. Chem. – 2021. – V. 57, No. 2. – P. 126-133
    https://doi.org/10.1007/s11237-021-09681-7
  • W. Janusz, V. Sydorchuk, E. Skwarek, S. Khalameida, J. Skubiszewska-Zięba, R. Leboda. Adsorption affinity of Zn (II) ions for nanostructured zirconium phosphate/silica or titania composites // Applied Nanoscience. – 2022. – V. 12, No. 3. – P. 725-734
    https://doi.org/10.1007/s13204-021-01722-w
  • S. Khalameida, I. Matushko, M. Samsonenko, V. Sydorchuk, L. Oleksenko, N. Maksymovych, O. Khyzhun, I. Kuraieva, G. Fedorenko. Influence of mechanochemical and microwave treatment of tin dioxide on porous structure and gas-sensitive properties of SnO2-based sensor nanomaterials // Research on Chemical Intermediates. – 2022. – V. 48. – P. 2279-2294
    https://doi.org/10.1007/s11164-022-04684-y
  •  K. Kucio, V. Sydorchuk, S. Khalameida, B. Charmas. Mechanochemical and microwave treatment of precipitated zirconium dioxide and study of its physical-chemical, thermal and photocatalytic properties // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. – 2022. – V. 147, No. 1. – P. 253-262
    https://doi.org/10.1007/s10973-020-10285-x
  • W. Janusz, E. Skwarek, V. Sydorchuk, S. Khalameida. Adsorption of Ag (I) Ions at the Zirconium Phosphate/KNO3 Aqueous Solution Interface // Materials. – 2022. – V. 15, No. 14. – P. 5050
    https://doi.org/10.3390/ma15145050
  • W. Janusz, V. Sydorchuk, E. Skwarek, S. Khalameida. Effect of hydrothermal treatment of zirconium phosphate xerogel on its surface groups properties and affinity adsorption to Cd (II) ions from acidic solutions // Materials Research Bulletin. – 2022. – V. 148. – P. 111674
    https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2021.111674
  • V.V. Shymanovska, T.A. Khalyavka, E.V. Manuilov, T.A. Gavrylko, A. Aho, V.V. Naumov, N.D. Shcherban. Effect of surface doping of TiO2 powders with Fe ions on the structural, optical and photocatalytic properties of anatase and rutile // Journal of Physics and Chemistry of Solids. – 2022. – V. 160. – P. 110308
    https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2021.110308
  • V.O. Zazhigalov, S.B. Grinenko, I.V. Bacherikova, O.A. Diyuk. Nanodispersed VOx/SiO2 catalysts of partial oxidation of paraffin hydrocarbons // Theoret. Experim. Chem. – 2022. – V. 58, No. 4. – P. 261-268
    https://doi.org/10.1007/s11237-022-09743-4
  • O. Sachuk, V. Zazhigalov, P. Dulian, D. Rutkowska-Zbik, O. Kiziun, M. Kutmach, L. Kotynska, V. Starchevskyy, S. Shcherbakov. The study of properties of mechanochemical and ultrasonic treated BaO/ZrO2 composites // Springer Proceedings in Physics. – 2023. – V. 279. – P. 217-228
    https://doi.org/10.1007/978-3-031-18096-5_11
    Print ISBN978-3-031-18095-8
  • V. Zazhigalov, N.D. Shcherban, N.V. Diyuk, V.V. Permyakov, S.M. Shcherbakov, L.S. Kuznetsova, M.M. Tsyba. Ultrasonic synthesis and characterization of zinc pyrovanadate nanostructures // Springer Proceedings in Physics. – 2023. – V. 279. – P. 289-290
    https://doi.org/10.1007/978-3-031-18096-5_16
    Print ISBN978-3-031-18095-8
  • O.A. Diyuk, V.O. Zazhigalov, N.V. Diyuk, S.A. Sergiienko,·V.V. Permyakov, S.M. Shcherbakov,·N.D. Shcherban. Synthesis of zinc molybdate nanostructures via an alternative green approach // Applied Nanoscience. – 2023. – V. 13, No. 7. – P. 4873-4882
    https://doi.org/10.1007/s13204-022-02640-1
  • V. Sydorchuk, S. Khalameida, O. Synelnychenko, O. Khyzhun. Mechanochemical transformation of Pb2MoO5 single crystal into nano-dispersed state // Applied Nanoscience. – 2023. – V. 13, No. 10. – P. 7069-7075
    https://doi.org/10.1007/s13204-023-02862-x
  • V.O. Zazhigalov, D.V. Brazhnyk, O.V. Sachuk, O.V. Kiziun, I.V. Bacherikova, I. Alessandri, L.E. Depero. Photocatalytic properties of zinc oxide prepared by combustion of jellied precursor // Theoret. Experim. Chem. – 2023. – V. 59, No. 1. – P. 25-31
    https://doi.org/10.1007/s11237-023-09761-w
  • O.V. Sanzhak, D.V. Brazhnyk, O.V. Kiziun, V.V. Honcharov, V.A. Zazhigalov. Photocatalytic destruction of prometryn on Ti-containing aluminium foil nanocomposites // Applied Nanoscience. – 2023. – V. 13, No. 7. – P. 4913-4919
    https://doi.org/10.1007/s13204-022-02649-6
  • V. Mykhaylyk, Y. Zhydachevskyy, H. Kraus, V. Stasiv, G. Leniec, V. Hreb, L. Vasylechko, V. Sydorchuk, A. Suchock. Evaluation of Li2SnO3:Cr3+, Mn4+ as a dual-emitter luminescence sensor for cryogenic temperatures // Journal of Materials Chemistry C. – 2024. – V. 12, No. 4. – P. 1341-1353
    https://doi.org/10.1039/d3tc03913g
  • V. Sydorchuk, S. Levytska, A. Biedrzycka, S. Khalameida, E. Skwarek. Effect of hydrothermal and mechanochemical treatments on the physicochemical and photocatalytic properties of Zn–Al double hydroxide and compositions based on it // Adsorption. – 2024. – V. 30, No. 2. – P. 129-140
    https://doi.org/10.1007/s10450-023-00402-1
  • V.O. Zazhigalov, O.V. Sachuk, O.V. Kiziun, O.A. Diyuk, I.V. Bacherikova. Mechanochemical and sonochemical obtaining of nanosized oxides materials and catalysts: A review // Theoret. Experim. Chem. – 2024. – V. 59, No. 6. – P. 377-396
    https://doi.org/10.1007/s11237-024-09797-6
  • V.O. Zazhigalov, E.V. Zabolotnii, V.M. Kordan, M.M. Kurmach. Influence of particle sizes of zinc and titanium oxides on their activity in metronidazole photocatalytic oxidative degradation in water // Theoret. Experim. Chem. – 2024. – V. 60, No. 2. – P. 125-132
    https://doi.org/10.1007/s11237-024-09814-8
  •  J. Klenen, F. Sauerwein, L. Vittadello, K. Kömpe, V. Hreb, V. Sydorchuk, U. Yakhnevych, D. Sugak, L. Vasylechko, M. Imlau. Gap-Free Tuning of Second and Third Harmonic Generation in Mechanochemically Synthesized Nanocrystalline LiNb1−xTaxO3 (0 ≤ x ≤ 1) Studied with Nonlinear Diffuse Femtosecond-Pulse Reflectometry // Nanomaterials . – 2024. – V. 14, No. 3. – P. 317
    https://doi.org/10.3390/nano14030317