ChemNet
 
Химический факультет МГУ

Учебные материалы по курсу химии нефти и органического катализа

Программа кандидатского минимума по специальности "катализ"(02.00.15)

Металлокомплексный катализ

Основы классификации комплексов переходных металлов. Базовые понятия координационной химии. Правило 18-ти электронов, его ограничения. Природа связи металл-лиганд. Ключевые стадии металлокомплексного катализа. Внедрение. Бета-элиминирование. Диссоциация лигандов и лигандный обмен. Темплатный эффект.
Каталитические реакции: изомеризация олефинов, гидрирование олефинов, карбонилирование и гидроформилирование, окисление, диспропорционирование. Активация молекулярного азота в протонных и апротонных средах. Активация алканов. Активация углекислого газа. Асимметрический металлокомплексный катализ. Кластерные металлокомплексные катализаторы.
Катализ порфиринами и их аналогами. Особенности координационной химии фталоцианинов; влияние природы металла, аксиальных лигандов и структуры макроцикла на каталитические свойства порфиринов и их аналогов. Влияние заряда молекул фталоцианинов на их каталитическую активность.
Гетерогенизированные металлокомплексные катализаторы. Носители для металлокомплексных катализаторов: минеральные и органические полимеры. Методы гетерогенизации: адсорбционная, ионообменная, координационная и ковалентная. Специальные методы гетерогенизации. Топологическое закрепление комплексов переходных металлов. Катализ металлополимерами.  Достоинства и недостатки гетерогенных металлокомплексных катализаторов. Аналогия между хемосорбцией в гетерогенном катализе и координацией в металлокомплексном.
Актуальные проблемы металлокомплексного катализа.

Эволюционный катализ

Основы эволюционного катализа. Модели элементарных каталитических систем (КС). Базисная реакция, кинетические и энергетические параметры КС. Теория самоорганизации, существования, устойчивости и саморазвития элементарных открытых КС (ЭОКС). Эволюционные законы химии. Связь эволюционного катализа с классической химией и теоретической биологией и вклад его в научную синергетику.
Специфические свойства ЭОКС: неравновесность, целостность, системность и динамизм. Энергетическое сопряжение и синхронизация процессов в ЭОКС, образование электроно-транспортных цепей и цепей перераспределения связей.  Нелинейность и эффекты синергизма в катализе. Использование специфических свойств ЭОКС для осуществления кинетически затрудненных и эндергонических процессов, для интенсификации и новых приемов управления процессами.
Самоорганизация компонентов системы как необходимое условие осуществления каталитического акта. Саморазвитие самоорганизации ЭОКС как сущность прогрессивной химической эволюции. Механизм естественного отбора по функциональным параметрам. Типы самоорганизации микроскопических и макроскопических систем.
Связь эффектов разработки катализаторов с явлением саморазвития ЭОКС. Возможности выявления индивидуальных свойств ЭОКС на основе кинетических данных. Периодические процессы в макросистемах.
Поликонденсационные процессы и углеродные продукты уплотнения в органическом катализе, химии полиуглеродов и круговороте углерода в природе. Механизмы катализа с промежуточным образованием полимеркатализаторных комплексов. Нестационарные полимолекулярные процессы в разработке катализаторов, в образовании алмаза, графита, карбина и других полиуглеродов и в абиогенном синтезе углеводородов нефти и газа в открытых каталитических системах.

Химия поверхности твердого тела

Отличие свойств поверхности от свойств объема. Локализация «оборванных» связей: реконструкция и релаксация поверхности; образование функционального покрова. Твердое тело как надмолекула. Остов твердого тела и поверхностные функциональные группы. Поверхность  неорганических и органических твердых тел. Пористые и гладкие поверхности.
Методы исследования поверхности твердого тела и поверхностных взаимодействий. Адсорбционные измерения величин удельной поверхности, объема пор и распределения пор по размерам. Методы определения структуры и топографии поверхности: сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия, сканирующая туннельная и атомно-силовая микроскопия, дифракция медленных электронов. Методы определения химического состава поверхностных слоев и природы функционального покрова: оптическая спектроскопия (УФ-, ИК-, спектроскопия комбинационного рассеяния); радиоспектроскопия (ЭПР, ЯМР); мессбауэровская спектроскопия (ЯГР); рентгеновские и другие спектральные методы.   Метод термодесорбции для исследования поверхностных взаимодействий.
Фрактальная размерность. Фракталы массы и поверхности. Применение фрактального анализа для описания пористых твердых тел. Экспериментальные методы определения фрактальной размерности.
Поверхности различных материалов: металлов, оксидов, алмаза, графита. Влияние химического состояния поверхности на физические и химические свойства твердых тел.  Кремнезем как модельный носитель.
Методы модифицирования поверхности: физическое (легирование, ионная имплантация, нанесение тонких пленок и покрытий) и химическое (изменение функционального покрова) модифицирование.
Химическое модифицирование поверхности. Требования к модификаторам. Якорная группа и стабильность поверхностно-модифицированных материалов. Привитый слой – важнейший элемент химически модифицированного материала. Строение привитых слоев. Распределение привитых молекул в слое. Двумерность, макромолекулярность и полифункциональность привитого слоя. Взаимное влияние привитых молекул. Химическое модифицирование гидроксилированных носителей металлоорганическими соединениями – путь синтеза гетерогенных металлокомплексных катализаторов.
Применение поверхностно-модифицированных материалов: селективные сорбенты, катализаторы, ионообменники, сенсоры, наполнители пластмасс, стабилизаторы и т.д.
Литература

1.Активация и каталитические реакции алканов (под ред. К.Хилла). М.: Мир, 1992.
2.В.А.Голодов. Синергические явления в катализе // Росс. хим. журнал (ЖРХО им.Д.И.Менделеева). 2000. Т.44. №3. С.45.
3.С.Грэг, К.Синг. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М.: Мир, 1984.
4.Дж.Коллмен, Л.Хигердас, Дж.Нортон,Р.Хинке. Металлоорганическая химия переходных металлов. М.: Мир, 1989.
5.О.В.Крылов, В.А.Матышак. Промежуточные соединения в гетерогенном катализе. М.: Наука, 1996.
6.Г.В.Лисичкин, А.Я.Юффа. Гетерогенные металлокомплексные катализаторы.М.: Химия, 1981.
7.К.Мастерс. Гомогенный катализ переходными металлами. М.: Мир, 1983.
8.Модифицированные кремнеземы в сорбции катализе и хроматографии (под ред. Г.В.Лисичкина). М.: Химия, 1986.
9.И.И.Моисеев. Катализ ХХ1 века // Кинетика и катализ. 2001. T.42. №1. C.5-00.
10.А.Д.Помогайло. Катализ иммобилизованными комплексами. М.: Наука, 1991
11.А.П.Руденко. Самоорганизация и прогрессивная эволюция в природных процессах в аспекте концепции эволюционного катализа // Росс. хим. журнал (ЖРХО им.Д.И.Менделеева). 1995. Т.39. №2. С.55.
12.Синергетика. Т.3 (под ред.В.А.Садовничего и С.П.Курдюмова). М.: Изд-во МГУ, 2000.
13.Л.Фелдман, Д.Майер. Основы анализа поверхности и тонких пленок. М.: Мир, 1989.
14.Г.Хенрици-Оливэ, С.Оливэ. Координация и катализ. М.: Мир, 1980..
15.Р.Шелдон. Химические продукты на основе синтез-газа. М.: Химия, 1987.
16.А.Е.Шилов, Г.Б.Шульпин. Активация и каталитические реакции углеводородов. М.: Наука, 1995.
17.Г.Б.Шульпин. Органические реакции, катализируемые комплексами металлов.M.: Наука, 1988.




Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается  копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору