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
Член наукової ради Державного фонду досліджень України
Член конкурсної комісії по присудженню премій молодим вченим України при ВР України
Член редколегії 3 наукових журналів України та 1 міжнародного журналу

Валерій Олексійович Зажигалов очолює відділ з 1999 р.
Станом на червень 2020 р. у відділі працює 15 спеціалістів, серед них 1 доктор наук, 9 кандидатів наук, 5 молодших наукових співробітника.
За останні 5 років співробітниками відділу опубліковано 3 монографії (1 за кордоном), 6 розділів в книгах, які індексуються Scopus, 48 статей, які індексуються Scopus та 32 статті, які індексуються іншими міжнародними базами даних, отримано 10 патентів (1 за кордоном), а також 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

  • «Створення функціональних матеріалів на основі металічних носіїв з застосуванням методу іонної імплантації» – 2013-2016 рр.
  • «Механохімічний та сонохімічний синтези нанодисперсних порошків складних оксидів – перспективних матеріалів сучасної електроніки та каталізу» – 2017-2021 р.р.
  • Проект НДР молодих вчених НАН України 41НТ «Синтез нових нанодисперсних фотокаталізаторів процесів захисту навколишнього середовища» – 2017-2018 рр.

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)
  • Інститут хімічної фізики, м. Єреван (Вірменія)
  • Університет м. Лілль (Франція)
  • Фріц-Хабер Інститут, м. Берлін (Німеччина)
  • Університет «Львівськаполітехніка» (м. Львів, Україна)
  • Східно-Український університетім.. В.Даля (м. Рубіжне, Україна)
  • ДЗ «Луганський медичний університет»
  • «DuPont” USA
  • “Sadaci” Belgium

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.

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
 
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
 
Бражник
Дмитро Володимирович

н.с., к.х.н.
Посилання на профіль в сколар: Google.Scholar.Profile
Посилання на профіль в скопус: Scopus.Profile
Область наукових інтересів
Синтез та модифікування вуглець-вмісних каталізаторів, фотодеградація органічних забруднювачів в газовій та рідкій фазах
 
Сачук
Олена Володимирівна

н.с., к.х.н.
Посилання на профіль в сколар: Google.Scholar.Profile
Посилання на профіль в скопус: Scopus.Profile
Область наукових інтересів
Альтернативні синтези складних оксидних композицій, каталітичні властивості складних оксидів
 
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
 Кізюн
Олена Валеріївна

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
 
Бачерикова
Ірина Василівна

н.с., провід. інженер
Посилання на профіль в сколар: Google.Scholar.Profile
Посилання на профіль в скопус: Scopus.Profile
Область наукових інтересів
Дослідження стану поверхнеі складних оксидних каталізаторів та композитів

Список найважливіших публікацій за останні 5 років

  • V.A.Zazhigalov, K.Wieczorek-Ciurowa. Mechanochemiczna aktywacja katalizatorów wanadowych. // Krakow: Wyd. Politechniki Krakowskiej 2015 – 453 s. – ISBN 978-83-7242-842-4.
  • A.A. Cherny, S.V. Maschenko, V.V. Honcharov, V.A.Zazhigalov. Nanodimension layers on stainless steel surface synthesized by ionic implantation and their stimulation. // Nanoplasmonics, Nano-optics, Nanocomposites, and Surface Studies. (O.Fesenko, L.Yatsenko – Editors). Springer, Switzerland, 2015, P.203-213. ISSN 0930-8989.
  • V.A.Zazhigalov, O.V.Sachuk, N.S.Kopachevska, V.L.Starchevskyy, Z.Sawlowicz. Effect of ultrasonic treatment on formation of nanodimensional structures in ZnO-MoO3 system. // Theoretical and Experimental Chemistry 2017 – v. 53, N1. –p. 53-59.
  • V.A.Zazhigalov, E.V.Kiziun. Formation of phthalic anhydride by Diels-Alder reaction during n-pentane oxidation on VPO catalysts and contro of the process selectivity. // Theoretical and Experimental Chemistry. 2017 – v. 53, N 3. – p. 194-198.
  • V.Honcharov, V.Zazhigalov, Z.Sawlowicz, R.Socha, J.Gurgul. Structural, catalytic, and thermal properties of stainless steel with nanoscale metal surface layer. // Nanophysics, Nanomaterials, Interface Studies, and Application ((O.Fesenko, L.Yatsenko – Editors). Springer, Switzerland, 2017 P.203-213. ISBN 978-3-319-56244-5.
  • V.A.Zazhigalov, S.Khalameida, V.Sydorchuk, K. Wieczorek-Ciurowa, J.Rakoczy. Sposob wytwarzania nanoroszku tytanianubary. // Polish Patentnr 225501 2017-05-08
  • V.A.Zazhigalov, K.Wieczorek-Ciurowa, O.V.Sachuk, E.A.Diyuk, I.V.Bacherikova. Mechanochemical synthesis of nanodispersed molybdenum oxide catalysts // Theoretical and Experimental Chemistry. 2018 – v. 54, N 4. – p. 225-234.
  • V.A.Zazhigalov, V.V.Honcharov, I.V.Bacherikova, R.Soxha, J.Gurgul. Formation of nanodimensional layer of catalytically active metals on stainless steel surface by ionic implantation. // Theoretical and Experimental Chemistry. 2018 – v. 54, N 2. – p. 128-137.
  • V.A.Zazhigalov, E.A.Diyuk. Barothermal synthesis and catalytic properties of vanadium-phosphorus oxide systems in oxidative transformations of butane and ethane. // Theoretical and Experimental Chemistry. 2018 – v. 54, N 1. – p. 66-72.
  • V.A.Zazhigalov, O.V.Sachuk, O.A.Diyuk, V.L.Starchevskyy, S.V.Kolotilov, Z.Sawlowicz, S.M.Scherbakov, O.I.Zakutevskyy. The ultrasonic treatment as a promising method of nanosized oxide CeO2-MoO3 composites preparation. // Nanophysics, Nanomaterials, Interface Studies, and Application ((O.Fesenko, L.Yatsenko – Editors). Springer, Switzerland, 2018 P.297-309. ISBN 978-3-319-92566-0.
  • V.Honcharov, V.Zazhigalov. The use of ionic implantation in the synthesis nano palladium for biosensors. // Int. J. Biosensors Bioelectr. 2018 – v. 4, N 3. – p. 98-100.
  • V.O. Zazhigalov, O.V. Sachuk, O.A. Diyuk, N.S. Kopachevska, V.L. Starchevskyy, M.M. Kurmach. The effect of ultrasonic treatment on the physic-chemical properties of ZnO/MoO3 system. // Nanochemistry, Biotechnology, Nanomaterials, and Their Applications. Edt. O. Fesenko, L. Yatsenko. Springer Cham (610p.) – 2019. – V. 221. – P. 153-165. – https://doi.org/10.1007/978-3-030-17759-1б, Print ISBN 978-3-030-17758-4.
  • V. Honcharov, V. Zazhigalov, O. Sanzhak, F. Azimov, D. Brazhnyk, M. Parlinska-Wojtan, E. Drzymala. Nanoscale photocatalytic layers with titania on stainless steel foil. // Nanochemistry, Biotechnology, Nanomaterials and their Application. – 2019. V.222. P. 121-129. .
  • B. Charmas, K. Kucio, V. Sydorchuk, S.Khalameida, M. Zięzio, A. Nowicka. Characterization of multimodal silicas using TG/DTG/DTA, Q-TG and DSC methods // Colloids and Interfaces, 2019, V.3, N.1, P.6: doi: 10.3390/colloids3010006
  • M. Samsonenko, O. Zakutevskyy, S. Khalameida, B. Charmas, J. Skubiszewska-Ziȩba. Influence of mechanochemical and microwave modification on ion-exchange properties of tin dioxide with respect to uranyl ions // Adsorption, 2019, V.25, N3 P.451-457
  • B. Charmas, K. Kucio, J. Skubiszewska- Zięba, S. Khalameida. Structural, thermal and energetic characteristics of synthetic active carbons prepared on the basis of ion-exchange resin Amberlite IRC 84 // J Therm Anal Calorim, 2019, V.136, Р. 1539-1549. https://doi.org/10.1007/s10973-018-7814-6
  • Bondarenko M.V., Khalyavka T.A., Melnyk A.K., Camyshan S.V., Panasuk Ya.V. Paramagnetic and Photocatalytic Properties of C-S co-Doped TiO2 Nanocatalysts // J. Nano- Electron. Phys.2018. – Vol. 10, No 6. – P. 06039-1 – 06039-4. https://doi.org/10.21272/jnep.10(6).06039
  • N. D. Shcherban, E. A. Diyuk, V. V. Sydorchuk Synthesis and catalytic activity of vanadium phosphorous oxides systems supported on silicon carbide for the selective oxidation of n butane to maleic anhydride // Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis2019, V.126(2), Р.975-985.
  • V.A. Zazhigalov, O.V. Sachuk, O.A. Diyuk, V.L. Starchevskyy, L.S. Kuznetsova, M.M. Kurmach, N.D. Shcherban. Investigation of properties of the sonomodified ZnO-CeO2 system. // Molecular Crystals and Liquid Crystals.2019. – V. 672, No. 1. – P. 115-122.
  • O. Sanzhak, V. Goncharov, D. Brazhnyk, F. Azimov, V. Zazhigalov. Preparation of new photocatalytic materials using ion implantation method. // Molecular crystals and liquid crystals. 2019. Vol. 671. № 1. P. 156-163.
  • 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, V594., 117492 https://doi.org/10.1016/j.apcata.2020.117472
  • Khalameida S., Sydorchuk V., Levytska S., Shcherban N. Physicochemical and photocatalytic properties of tin dioxide supported onto silica gel / Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2020, V.140, P.2131-2142.