ОТЧЕТ

директора Института углехимии и химического материаловедения СО РАН

член-корреспондента РАН Исмагилова Зинфера Ришатовича

за 2015 год.

Темы исследований в рамках Программы фундаментальных научных исследований государственных академией наук на 2013-2020 годы.

Проект V.46.3.1. Разработка физико-химических основ получения и исследование наноструктурированных углеродных материалов из каменноугольного сырья и альтернативных источников для создания элементной базы в электротехнике, низковольтной электронике, а также для применения в малотоннажной химии и медицине.

Проект V.46.3.2. Исследование реакционной способности компонентов углей и горючих сланцев, разработка научных основ целенаправленной трансформации исходного фрагментарного состава и продуктов их термической переработки путем активирующего воздействия, в том числе каталитического и озонолиза.

Проект V.46.3.3. Разработка научных основ селективного химического воздействия на вещество бурых углей с целью совершенствования экстракционных процессов и технологий их переработки для получения гуминовых препаратов, веществ для малотоннажной химии и органического синтеза.

Проект V.46.3.4. Научные основы формирования реакционной способности твердых горючих ископаемых в пиролитических процессах с получением углеродистых материалов (кокса, адсорбентов) посредством регулирования вещественного состава углей, модифицирующих добавок и методов активирующего химического и физического воздействия.

 

Важнейшие результаты в привязке к Программе фундаментальных научных исследований государственных академией наук на 2013-2020 годы.

– Установлены условия модифицирования каменноугольного пека путем введения углеродных материалов с разными структурными и пористыми характеристиками, что приводит к увеличению выхода твердого остатка пека и снижению выхода летучих продуктов деструкции пека, в том числе канцерогенных соединений.

– Выполнен нанореакторный озонолиз ароматических гетероциклов. Показана принципиальная возможность получения цинхомероновой кислоты (прекурсора противотуберкулезных препаратов) нанореакторным озонолизом изохинолина - компонента фракции тяжелых пиридиновых оснований перегонки каменноугльной смолы. Полученный результат открывает перспективы применения нанореакторов для создания процессов глубокой переработки угля с целью получения малотоннажных химических продуктов и прекурсоров медицинских препаратов. Предложены оригинальные способы жидкофазного получения пиридинкарбоновых кислот из пиридиновых оснований каменноугольной смолы, позволяющие получать целевые продукты в мягких условиях (40-60 оС; 1,013 ∙105 Па).

– Проведены исследования и оптимизация модифицирования сырого каменноугольного бензола озон-кислородной смесью в жидкой фазе в присутствии катализаторов обессеривания. Основными компонентами сероуглеродной фракции сырого каменноугольного бензола является тиофен (0,5%) и сероуглерод (0,2%). Процесс окисления каменноугольного бензола озон-кислородной смесью в присутствии катализаторов обессеривания характеризуется уменьшением содержания сернистых соединений в продукте. Наибольшая степень удаления сернистых соединений в процессе окисления достигается с использованием катализатора ИК 12-72.

– С использованием методов ИК-Фурье, ЭПР, 13С- ЯМР в твердом теле исследована сорбция катионов цинка нативными и модифицированными перекисью водорода гуминовыми кислотами (ГК). Окисление гуминовых кислот перекисью водорода, полученных из бурых углей, приводит к увеличению сорбционной емкости по цинку в 2-4 раза. Модифицирование ГК перекисью водорода приводит к уменьшению количества органических ПМЦ ГК по сравнению с их содержанием в нативных ГК. Изменение концентрации органических ПМЦ ГК зависит от изменения функционального состава ГК. При увеличении содержания карбоксильных групп (по данным ЯМР-спектров) в процессе модифицирования происходит уменьшение концентрации ПМЦ.

– Проведены исследования технологических свойств углей Кузбасса ряда метаморфизма с применением различных методов анализа. Элементный состав органической массы углей изменяется согласно их марочной принадлежности и генетической зрелости: с ростом стадии зрелости увеличивается содержание углерода и уменьшается содержание водорода и гетероатомов (кислорода, азота и серы). Для углей с показателем отражения витринита Ro,r от 0,52 до 1,10% наблюдается рост теплоты сгорания от 31 до 36 МДж/кг. В диапазоне Ro,r = 1,10 – 1,42% теплота сгорания каменных углей сохраняется примерно на уровне 35-36 МДж/кг. В сторону антрацитов Ro,r > 2,5% происходит снижение данного показателя до величины 34-35 МДж/кг за счет пониженного содержания водорода в органической массе. Показатель индекса свободного вспучивания SI в ряду метаморфизма исследованных углей меняется по кривой с характерным максимумом в области Ro,r от 0,81% до 1,00% и линейно увеличивается с ростом толщины пластического слоя в интервале от 4 до 22 мм. Полученные данные являются исходными при разработке научных основ получения кокса с заданными свойствами.

– Начаты исследования по лазерному зажиганию каменных углей различной степени метаморфизма.

– Проведены исследования, направленные на решение проблемы технологического использования сапромикситового угля Барзасского месторождения и оптимизацию процесса переработки угля в жидкие углеводороды. Выполнена оценка химико-технологического потенциала образца барзасского угля посредством низкотемпературного пиролиза в инертной и кислородной атмосфере и каталитической гидрогенизации водородом в автоматизированной автоклавной установке.

– Проведены исследования модифицированных образцов алюмосиликатной микросферы нескольких тепловых электростанций для использования их в качестве сорбента по извлечению нефтепродуктов из загрязненных вод. Степень очистки воды от поверхностного слоя нефтепродуктов при использовании модифицированной микросферы в качестве сорбента составляет 99,99 мас. %.

– Начато исследование содержания полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), входящим в состав органической массы углей и относящихся к стойким экотоксикантам, проведены на образцах углей Кузбасского угольного бассейна девяти марок, от длиннопламенного до отощенно-спекающегося, в совокупности представляющие основной ряд метаморфизма каменных углей. Результаты исследований указали на содержание ПАУ в угольных образцах, в том числе канцерогенного вещества – бенз(а)пирена, которое является индикатором присутствия остальных представителей данного класса соединений. Использование оригинальной аналитической методики позволяют оценить степень токсичности сырья, продукции и атмосферного воздуха угледобывающих и углеперерабатывающих предприятий.


Одновременно работал по совместительству заведующим лабораторией экологического катализа в Институте катализа СО РАН и в 2015 г. продолжалась работа на кафедре углехимии, пластмасс и инженерной защиты окружающей среды Кузбасского государственного технического университета имени Т.Ф. Горбачёва, в качестве заведующего кафедрой. .  

В настоящее время является руководителем 4 аспирантов и 1 докторанта.

 

В 2015 году Исмагилов З.Р. со своими коллегами опубликовал 60 статей в зарубежных и в российских журналах, 56 тезисов докладов в сборниках зарубежных и

российских конференций.

По Web of Science:

- число статей 293;

- число цитирований за 2015 г. составляет 318;

- всего цитирований 2320;

- индекс Хирша 23.

 

Исмагилов З.Р. на протяжении 2015 года принимал активное участие в работах:

– Президиума СО РАН;

– Научного совета РАН по катализу;

–Научного совета РАН по химии ископаемого и возобновляемого углеродсодержащего сырья;

– Объединенного ученого совета СО РАН по химическим наукам;

– Ученого совета Института углехимии и химического материаловедения СО РАН. За 2105 год под председательством Исмагилова З.Р. проведено 16 заседаний. В июне 2015 года проведено Общее собрание научных работников ИУХМ СО РАН, на котором был избран обновленный состав Ученого совета Института.

– Ученого совета Института катализа СО РАН.

 

– член Европейского общества материаловедов «E-MRS» (European Materials Research Society);

- Член американского химического общества (ACS)

– член консультативного комитета Питсбургского международного угольного конгресса;

– член редколлегии журнала «Eurasian Chemico-Technological Journal».

– член редколлегии журнала «Химия твердого топлива».

 - зам. главного редактора журнала «Химия в интересах устойчивого развития»

В качестве заместителя главного редактора журнала «Химия в интересах устойчивого развития» принимал участие в заседаниях редакционной коллегии, и подготовил выпуск отдельного номера журнала (том 23, № 2 март-апрель 2015 года), посвящённого Международному Российско-Казахстанскому Симпозиуму «Углехимия и экология Кузбасса» 5-7 октября 2015 года, г. Кемерово.

 

В Кузбасском государственном техническом университете в ходе реализации масштабного международного проекта по снижению вредных выбросов в атмосферу от тепловых электростанций открыта совместная с Институтом углехимии и химического материаловедения СО РАН научно-исследовательская лаборатория каталитической очистки дымовых газов. В ней будут продолжаться научно-исследовательские работы в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы».

Целью проекта является разработка эффективной технологии снижения содержания оксидов серы и азота, а также ртути в дымовых газах тепловых электростанций угольной генерации.

В исследованиях принимают участие ученые следующих организаций:

•          Институт катализа имени Г.К. Борескова СО РАН (Новосибирск),

•          Институт углехимии и химического материаловедения СО РАН (Кемерово)

•          Кузбасский государственный технический университет (Кемерово)

•          зарубежные партнеры из Шаньдунского научно-технического университета (Китай).

4.jpg

В 2015 году огромное внимание уделено работе с Минэнерго России по выполнению Комплекса мер по развитию углехимической промышленности и увеличению объемов производства продуктов углехимии, утвержденного поручением Заместителя Председателя Правительства Российской Федерации А.В. Дворковича от 20.08.2014 14 № АД-П9-6290. З.Р. Исмагилов участвовал в ряде совещаний, проводимых заместителе министра А.Б. Яновским.

Подготовлен аналитический отчет «Разработка научно обоснованных предложений по комплексному развитию углехимических производств», заказчиком которого являлся Минэнерго России.

С 4 по 7 октября в Кемерово прошел Международный Российско-Казахстанский симпозиум «Углехимия и экология Кузбасса». Основными организаторами которого были Институт углехимии и химического материаловедения СО РАН  и Институт проблем горения КазНУ им. аль-Фараби (Алматы).

Симпозиум проводился в пятый раз. На открытии Симпозиума с приветственным словом и пожеланиями успешной и плодотворной работы ученым выступили представители Администрации Кемеровской области, ВУЗов, научных институтов Алматы и Кемерово. На научном форуме было представлено 4 пленарных и 25 устных докладов. На протяжении всех дней работы Симпозиума велась интернет-трансляция докладов.


В дни проведения конференции ИУХМ СО РАН посетили: профессор кафедры химии Национального университета Монголии Enkhsaruul Byambajav и профессор кафедры химии Национального университета Монголии Monkhoobor Dalantai.

13-16 января член-корр. РАН Исмагилов З.Р. принял участие в Конференции «Ежегодный отчет по проекту DEMCAMER» в рамках гранта седьмой рамочной программы Европейской комиссии FP7 с посещением Европейского общества Материаловедов E-MRS Франция, Вернуэль эн Хала (Verneuil-en-Halatte),.

10 - 15 мая 2015 г. В Международной конференции «The 2015 Spring Conference of the European Materials Research Society» Франция, с пленарным докладом «Nitrogen-doped carbon nanomaterials: to the mechanism of growth, electrical conductivity and application in catalysis».

 

Школа молодых ученых «Каталитические методы утилизации диоксида углерода» (CEOPS summer school: Carbon dioxide recovery), Франция, 10 мая 2015 г. Лекция на тему: «Каталитические методы утилизации диоксида углерода»

4-5 июня 2015 г. в Новосибирске принимал участие в работе Международного форума технологического развития «ТЕХНОПРОМ-2015».

12-13 июня Институт углехимии и химического материаловедения СО РАН с рабочим визитом посетили профессор Университета Тохоку (Tohoku University, Япония) Каору Марута (KaoruMaruta) и заведующий лабораторией Инженерной школы Дальневосточного Федерального Университета С.С. Минаев

Визит профессора Каору Марута проходил в рамках проекта по выполнению научного гранта с приглашением иностранных ученых в российские ВУЗы. В настоящее время профессор Каору Марута является заведующим международной лабораторией энергетики и горения в ДВФУ.

По результатам обсуждения научных проблем и обмена мнениями достигнуто соглашение о продолжении сотрудничества и выполнении совместных проектов, связанных с горением и газификацией угля.



Участвовал в Международной ежегодной конференции по углероду «Carbon 2015» Германия, г. Дрезден, 12-18 июля            2016 г.

30 августа 2015 г. принял участие в работе XII Европейского конгресса по катализу EuropaCat- XII(XII European Congresson Catalysis "Catalysis: Balancing the use of fossil and renewable resources").

Выступил с пленарной лекцией на XXIX Научно-технической конференции «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии», г. Новосибирск, 28 сентября - 1 октября 205 г.

III Всероссийская научно-практическая конференция «Современные проблемы производства кокса и переработки продуктов коксования», г. Кемерово, 14-15 октября 2015 г. Пленарный доклад.

31 октября 2015 г. прошла юбилейная 20 Международная экологическая студенческая конференция «МЭСК-2015», г. Новосибирск. МЭСК — вторая по масштабу конференция НГУ, в которой принимают участие студенты, магистранты и аспиранты из 49 городов и более 70 ВУЗов.  На протяжении многих лет секцию Экологический катализ и адсорбция возглавляет Директор Института углехимии и химического материаловедения, член-корр. РАН Исмагилов З.Р. В этом году выступил с пленарной лекцией перед участниками секции.

IX Всероссийская конференция с международным участием «Горение топлива: теория, эксперимент, приложения», г. Новосибирск 16-18 ноября 2015 г. Пленарный доклад.