Курс состоит из 5 разделов. Общая продолжительность изучения материалов – 5 недель.
Раздел 1. Общая информация о каталитических процессах.Урок 1. Общая информация о каталитических процессах. Роль катализа в жизни, технике и промышленности.Урок 2. Виды и типы каталитических реакций и области их применения. Гомогенный и гетерогенный катализ. Катализаторы гидрирования и оксиления. Понятие модельных реакций и их промышленная адаптация.Урок 3. Основные понятия, применяемые в катализе. Активность, селективность, стабильность.Урок 4. Хемосорбция. Механизм Лангмюра-Хиншельвуда.Урок 5. Механизм Элея-Райдла. Механизм Марса-ван Кревелина.Урок 6. Кислотно-основной катализ. Принцип энергетического соответствия Баландина.
Раздел 2. Материалы для гетерогенного катализа.Урок 1. Материалы, применяемые в катализе. Носитель и каталитический агент.Урок 2. Группа переходных металлов. Оксиды и карбиды.Урок 3. Гетерогенные металлоорганические катализаторы. Катализ сульфидами.Урок 4. Классификация каталитических реакторов, их виды и режимы работы (Часть 1, 2).Урок 5. Способы определения состава реакционной смеси: хроматография, масс-спектрометрия, оптическая спектроскопия (Часть 1, 2).Урок 6. Применение термопрограммируемых методов для анализа катализаторов.
Раздел 3. Методы синтеза гетерогенных наноструктурных катализаторов.Урок 1. Носители гетерогенных катализаторов. Особенности и требования к получаемым материалам.Урок 2. Материалы, применяемые в настоящее время в качестве носителей катализаторов.Урок 3. Разработка перспективных носителей гетерогенных катализаторов.Урок 4. Высокотемпературный синтез гетерогенных катализаторов.Урок 5. Низкотемпературный синтез гетерогенных катализаторов.Урок 6. Зависимость структуры гетерогенных катализаторов и их каталитической активности от условий синтеза.
Раздел 4. Методы изучения состава и структуры гетерогенных катализаторов.Урок 1. Метод рентгенофазового анализа для изучения структуры и фазового состава гетерогенных катализаторов.Урок 2. Метод энергодисперсионной спектроскопии для изучения элементного состава поверхности гетерогенных катализаторов.Урок 3. Метод масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой для изучения элементного состава гетерогенных катализаторов.Урок 4. Метод оптической спектроскопии для изучения концентрации и среднего размера наночастиц каталитически активных элементов в водных растворах.Урок 5. Метод сканирующей электронной микроскопии для изучения структуры и морфологии поверхности гетерогенных катализаторов.Урок 6. Метод просвечивающей электронной микроскопии для изучения структуры и морфологии наноразмерных гетерогенных катализаторов.
Раздел 5. Методы изучения поверхности гетерогенных катализаторов.Урок 1. Введение в рентгенофотоэлектронную спектроскопию (РФЭС): возбуждение и рекомбинация атомов, излучательные и безызлучательные переходы, фотоэлектроны и Оже-электроны. Фотоэлектронный спектр, тонкая структура спектров РФЭС (мультиплетное расщепление, пики плазмонных потерь, «ложные» пики). Химический сдвиг фотоэлектронных линий.Урок 2. Методика анализа спектров в методе РФЭС, обработка спектров (сглаживание, вычитание фона, аппроксимация функциями Гаусса и Лоренца, разностные спектры, дифференцирование спектров).Урок 3. Определение концентрации элементов. Послойный анализ, ионное распыление и его особенности.Урок 4. Метод инфракрасной спектроскопии.Урок 5. Метод спектроскопии комбинационного рассеяния света.Урок 6. Атомно-силовая микроскопия.