bic_aagabrienko_202509.pdf

• Габриенко Антон Алексеевич, к.х.н., с.н.с. Института катализа СО РАН, старший преподаватель кафедры физической химии ФЕН НГУ
• Лащинская Зоя Николаевна, к.х.н., н.с. Института катализа СО РАН, ассистент кафедры физической химии ФЕН НГУ

За период 2023-2025 гг. с использованием ресурсов кластера ИВЦ НГУ проведено исследование возможных реакционных путей для превращения изобутана на In-модифицированном цеолите ZSM-5, определены теплоты адсорбции пропилена на цеолите ZSM-5, содержащем разные катионные центры.

С использованием метода теории функционала плотности (PBEh-3c) установлено, что активация связи С–Н на центрах [In=O]⁺ в цеолите ZSM-5 проходит по алкильному пути с образованием поверхностных частиц [C₄H₉–In–OH]⁺. Также показано, что для изобутена предпочтительными для адсорбции являются центр [In=O]⁺, поскольку энергия адсорбции для таких центров составляет –90 ÷ –120 кДж/моль, а для бренстедовских кислотных центров данный параметр составляет –80 кДж/моль. Данный результат объясняет характер превращений изобутена на цеолите In/ZSM-5, наблюдаемый экспериментально методами ¹³С ЯМР и ИК-спектроскопии, когда алкен одновременно взаимодействует с центрами [In=O]⁺ и бренстедовскими кислотными центрами.

Методами квантовой химии произвели расчёт энтальпии адсорбции алкена ΔH_ads на центрах H⁺, Na⁺, Ag⁺, Cu⁺, Zn²⁺, Cu²⁺, Ca²⁺ или Co²⁺ в цеолите ZSM-5. Установлено, что стабильность π-комплекса, образующегося при адсорбции молекулы алкена, сильно зависит от природы катионного центра. Показано, что имеется зависимость между величинами энтальпии адсорбции пропилена и сдвига частоты колебания связи С=С (Δ_νС=С): большим значениям сдвига Δ_νС=С соответствуют большие теплоты адсорбции.

• Грант РНФ 21-73-10013
• Грант РНФ 22-13-00029
• Проект АААА-А21-121011390053-4 государственного задания Института катализа СО РАН

• Lashchinskaya, Z.N., Gabrienko, A.A., Arzumanov, S.S., Toktarev, A.V., Prosvirin, I.P., Stepanov, A.G. Isobutane Activation and Transformation on In-Modified ZSM-5 Zeolites: Insights from Solid-State NMR, FTIR Spectroscopy, and DFT Calculations // The Journal of Physical Chemistry C. – 2024. – Vol. 128. – № 39. – P. 16532–16550. DOI: 10.1021/acs.jpcc.4c05632, IF = 3.2
• Gabrienko, A.A., Kvasova, E.S., Kolokolov, D.I., Gorbunov, D.E., Nizovtsev, A.S., Lashchinskaya, Z.N., Stepanov, A.G. Understanding Alkene Interaction with Metal-Modified Zeolites: Thermodynamics and Mechanism of Bonding in the π-Complex // Inorganic Chemistry. – 2024. – Vol. 63. – № 11. – P. 5083–5097. DOI: 10.1021/acs.inorgchem.3c04611, IF = 4.7.