Відділ окислювальних гетерогенно-каталітичних процесів

Завідувач відділу

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 2022 р. у відділі працює 13 спеціалістів, серед них 1 доктор наук, 7 кандидатів наук, 5 молодших наукових співробітника. За останні 5 років співробітниками відділу опубліковано 8 розділів в книгах, які індексуються Scopus, 52 статті, які індексуються Scopus та 34 статті, які індексуються іншими міжнародними базами даних, отримано 7 патентів, 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.
2020 – Діюк 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

Список найважливіших публікацій за останні 5 років

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 Catalysis – 2019, 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.
В.О. Зажигалов, О.В. Сачук, О.А.Діюк, І.В. Бачерикова. Механохімічний та сонохімічний синтези нових нанокомпозитів // В кн..: Нові функціональні речовини і матеріали хімічного виробництва. – 2021. – Академперіодика, К.- С. 79-92.
O.V. Sanzhak, D.V. Brazhnyk, V.V. Honcharov, V.A. Zazhigalov. Ti-implanted nanoscale layers for the chloramphenicol photocatalytic decomposition // Nanomaterials and Nanocomposites, Nanostructure Surfaces, and Their Applications. – 2021. – V. 263. – P. 103-116.
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 // Nanooptics and Photonics, Nanochemistry and Nanobiotechnology, and Their Applications. Springer Proceedings in Physics. – 2021. – V. 264. – P. 243-255.
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 // Nanomaterials and Nanocomposites, Nanostructure Surfaces, and Their Applications. – 2021. – V. 263. – P. 87-102.
V. Sydorchuk, M.M. Tsyba, O. Zakutevskyy, O. Khyzhun, S. Khalameida, A.M. Puziy. Photocatalytic degradation of dyes using phosphorus-containing activated carbons // Applied Surface Science. – 2021. – V.535, 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, 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, 158011.
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, doi:10.1016/j.jssc.2021.122002.

	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
	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