| Название НИОКТР |
Микрофлюидные системы высокого давления для операндо исследований и ускоренной оптимизации гомогенно-катализируемых реакций и масштабирования малотоннажного производства
|
| Аннотация |
Разработка новых физических подходов к синтезу материалов, необходимых для развития промышленности Российской Федерации, является крайне актуальной задачей. В РФ остро стоит вопрос глубокой переработки как нефтяного, газового, так и возобновляемого сырья в ценные продукты малотоннажного синтеза. К таким продуктам относятся соединения следующих классов: альдегиды, спирты, амины, карбоновые кислоты, ацетали и сложные эфиры, которые являются основой для получения пластификаторов и модификаторов полимеров, промышленных мономеров, ПАВ, прекурсоров лекарственных препаратов, применяются в качестве растворителей и реагентов органического синтеза. В России глубина переработки первичного сырья в продукцию высокого передела не превышает 10-15%, а зависимость малотоннажной химии от импорта по некоторым позициям достигает 100%, что ставит под угрозу устойчивое функционирование стратегически важных отраслей экономики.
Эффективными этапами глубокой переработки ископаемого сырья являются гомогенно-катализируемые реакции. Настоящий проект ставит амбициозную цель объединить новые физические методы управления потоками жидкости и газа в субмиллиметровых капиллярах (микрофлюидику), рентгеноспектральную диагностику в режиме in situ и рациональный дизайн молекулярных катализаторов для ускоренной оптимизации параметров реакций гидроформилирования и тандемных реакций на его основе, а также алкоксикарбонилирования. Микрофлюидный режим проведения реакций является необходимым условием для обеспечения одинаковых условий по всему объёму реакционной смеси на объёмных масштабах порядка микро- и нанолитров, а улучшает массо-перенос из газа в жидкость. Управление отдельными каплями позволяет создавать большие градиенты температур по длине капилляра (следовательно, исследовать быстрые процессы в ходе нагрева и охлаждения равномерно по всему объёму). Экономическим и экологическим эффектом таких подходов является малое количество затрачиваемых реагентов и безопасная работа с токсичными и взрывоопасными газами под высоким давлением.
Научной новизной проекта является методика ускоренной оптимизации параметров реакций гидроформилирования и алкоксикарбонилирования за счёт синергии методов in situ диагностики, адаптивного сэмплинга и машинного обучения для скрининга пространства физико-химических параметров реакции. Будут использованы дополняющие методы колебательной и рентгеновской спектроскопии, что позволит определить концентрации реагентов, конверсию, а также локальную атомную и электронную структуру вокруг атомов металла на каждом этапе реакции в гомогенном катализаторе. Полученная уникальная информация о взаимосвязи локальной атомной структуры катализатора (лигандное окружение, степень окисления металла, координационные числа, в том числе металл-металл) и выходом и селективностью реакции позволит осуществлять рациональный дизайн новых каталитических систем и трансфер знаний, полученных на отдельной системе на реакции похожего типа.
Продуктовым результатом проекта будет автоматизированная микрофлюидная система высокого давления для проведения и in situ спектральной диагностики реакций гидроформилирования и алкоксикарбонилирования. Несмотря на небольшую производительность единичной микрофлюидной системы мы продемонстрируем масштабирование процесса за счёт создания первой микрофлюидной фабрики, которая позволит пропорционально увеличивать выход продукта, сохраняя неизменными физические условия протекания реакций на уровне микро- и нанолитровых объемов реакционной смеси под высоким давлением газа. Совместно с индустриальным партнёром ГК Титан будут проанализированы перспективы практического внедрения микрофлюидных технологий синтеза востребованных продуктов, что позволит решить задачу расширения спектра получаемых продуктов малотоннажной химии и применения микрофлюидных систем для ускоренной оптимизации промышленно-значимых реакций и мониторинга жизненного цикла гомогенного катализатора.
|
| Доступ к ОКОГУ исполнителя |
False
|
| Количество связанных РИД |
0
|
| Количество завершенных ИКРБС |
0
|
| Сумма бюджета |
21000.0
|
| Дата начала |
2025-05-28
|
| Дата окончания |
2027-12-31
|
| Номер контракта |
25-12-00424
|
| Дата контракта |
2025-05-28
|
| Количество отчетов |
3
|
| УДК |
532.08 533.1/.5.08
|
| Количество просмотров |
4
|
| Руководитель работы |
Гуда Александр Александрович
|
| Руководитель организации |
Веретенникова Вера Анатольевна
|
| Исполнитель |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
|
| Заказчик |
Российский научный фонд
|
| Федеральная программа |
Отсутствует
|
| Госпрограмма |
—
|
| Основание НИОКТР |
Грант
|
| Последний статус |
2025-08-21 09:55:13 UTC, 2025-08-21 09:55:14 UTC
|
| ОКПД |
Услуги, связанные с научными исследованиями и экспериментальными разработками в области нанотехнологий
|
| Отраслевой сегмент |
—
|
| Минздрав |
—
|
| Межгосударственная целевая программа |
—
|
| Ключевые слова |
лиганды; гомогенный катализ; гидрирование; рамановская спектроскопия; малотоннажная химия; Микрофлюидные системы; оптимизация параметров процесса; интенсификация процессов; in situ диагностика; спектроскопия рентгеновского поглощения
|
| Соисполнители |
—
|
| Типы НИОКТР |
Фундаментальное исследование
|
| Приоритетные направления |
—
|
| Критические технологии |
—
|
| Рубрикатор |
29.17.35 - Методика и техника экспериментальных исследований газов и жидкостей
|
| OECD |
—
|
| OESR |
Физика конденсированного состояния (включая физику твердого тела, сверхпроводимость)
|
| Приоритеты научно-технического развития |
а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
|
| Регистрационные номера |
—
|
