Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН

Институт катализа им. Г. К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (ИК СО РАН) — это крупнейший в России и один из ведущих в мире научно-исследовательских центров в области катализа, физической химии, химической технологии и наноматериалов. Институт расположен в Новосибирске, входит в состав Сибирского отделения РАН и является головной организацией Федерального исследовательского центра «Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН».

История

Предпосылки создания

Интерес к катализу в Сибирском отделении АН СССР возник вскоре после его основания в 1957 году. Первым академиком-секретарём Отделения химических наук СО АН СССР был Г. К. Боресков, который ещё в 1940-х годах сформулировал основы теории активных центров гетерогенного катализа. В 1958 году в составе Института химической кинетики и горения СО АН СССР была организована лаборатория катализа под руководством Борескова.

Основание и развитие

Институт катализа был основан в 1966 году постановлением Президиума АН СССР. Первым директором стал академик Г. К. Боресков, руководивший институтом до 1984 года. В 1970-е годы институт стал одним из мировых лидеров в разработке катализаторов для нефтепереработки, нефтехимии и экологии. В 1985 году институту было присвоено имя его основателя.

В 1990-е годы институт пережил сложный период, но сохранил научный потенциал. В 2000-е годы началось активное обновление приборной базы и развитие новых направлений, таких как нанокатализ и фотокатализ. В 2014 году институт получил статус Федерального исследовательского центра.

Структура и руководство

Руководители

• 1966–1984 — академик Георгий Константинович Боресков
• 1984–1995 — академик К. И. Замараев
• 1995–2015 — академик В. Н. Пармон
• 2015–2021 — академик В. И. Бухтияров
• С 2021 года — академик А. В. Бухтияров

Основные подразделения

Институт включает более 30 научно-исследовательских лабораторий, несколько центров коллективного пользования, опытно-экспериментальное производство и филиал в Омске. Ключевые направления:

• Лаборатория гетерогенного катализа
• Лаборатория гомогенного катализа
• Лаборатория катализаторов на основе цеолитов
• Лаборатория фотохимии и фотокатализа
• Лаборатория квантово-химического моделирования
• Центр коллективного пользования «Катализ»

Научная деятельность

Основные направления исследований

Институт проводит фундаментальные и прикладные исследования в следующих областях:

• Теория катализа: разработка квантово-химических моделей каталитических процессов, изучение механизмов реакций на атомарном уровне.
• Синтез катализаторов: создание новых материалов с заданными свойствами — наночастиц, цеолитов, металлоорганических каркасов, оксидных систем.
• Гетерогенный катализ: процессы окисления, гидрирования, крекинга, изомеризации, синтеза Фишера–Тропша.
• Гомогенный катализ: металлокомплексный катализ в растворах, реакции полимеризации.
• Фотокатализ и электрохимический катализ: использование света и электричества для активации химических реакций, в том числе для разложения воды и очистки воздуха.
• Экологический катализ: обезвреживание промышленных выбросов, очистка сточных вод, каталитические нейтрализаторы для автомобилей.
• Биокатализ: ферментативные процессы, иммобилизованные ферменты.

Крупные проекты

Институт участвовал в создании катализаторов для:

• Аммиачного производства (процессов синтеза аммиака)
• Производства серной кислоты (контактный способ)
• Каталитического крекинга нефти
• Гидроочистки моторных топлив
• Очистки выхлопных газов автомобилей (трёхкомпонентные нейтрализаторы)
• Синтеза метанола и диметилового эфира

Образовательная и научно-организационная деятельность

Подготовка кадров

Институт является базой для нескольких кафедр Новосибирского государственного университета (НГУ), в том числе кафедры катализа и адсорбции, кафедры физической химии. Ежегодно институт выпускает десятки аспирантов, многие из которых впоследствии защищают кандидатские и докторские диссертации.

Научные школы

В институте сложились несколько научных школ, признанных в мире:

• Школа академика Г. К. Борескова (теория активных центров и кинетика гетерогенных каталитических реакций)
• Школа академика К. И. Замараева (спектроскопия катализаторов, ЯМР-исследования)
• Школа академика В. Н. Пармона (фотокатализ и химическая физика)

Международное сотрудничество

Институт поддерживает связи с научными центрами Германии, Франции, Японии, Китая, США. Совместные проекты включают исследования в области нанокатализа, разработки катализаторов для водородной энергетики, изучение механизмов реакций с использованием синхротронного излучения (в том числе на установках ЦКП «Сибирский кольцевой источник фотонов» — СКИФ).

Инфраструктура и оборудование

Уникальные установки

Институт располагает рядом уникальных приборов и установок:

• Спектрометры ЯМР высокого разрешения (до 700 МГц)
• Электронные микроскопы (просвечивающие, сканирующие, с коррекцией аберраций)
• Рентгеновские дифрактометры для in situ исследований
• Установки для изучения каталитических процессов в широком диапазоне температур и давлений
• Лаборатории синтеза наноматериалов (включая CVD-установки)

Производственная база

Опытно-экспериментальное производство института позволяет выпускать опытные партии катализаторов (до нескольких тонн в год) для испытаний на промышленных предприятиях.

Достижения и награды

Ключевые научные результаты

• Разработка теории активных центров гетерогенного катализа (Г. К. Боресков, 1950–1960-е)
• Создание катализаторов для синтеза аммиака (процесс Борескова–Иванова)
• Разработка катализаторов для очистки выхлопных газов (внедрены на автозаводах СССР)
• Открытие явления «структурной чувствительности» каталитических реакций
• Создание фотокатализаторов на основе диоксида титана для очистки воды и воздуха

Награды

• Ленинская премия (1970) — за цикл работ по теории катализа
• Государственные премии СССР и РФ (неоднократно)
• Премии Правительства РФ в области науки и техники
• Международные премии (в том числе премия имени Г. К. Борескова Международной ассоциации катализа)

Применение разработок

Промышленность

Катализаторы, разработанные в институте, используются на предприятиях:

• Нефтепереработка (ОАО «Газпромнефть», ОАО «Лукойл», ОАО «Роснефть»)
• Химическая промышленность (ОАО «Сибур», ОАО «Нижнекамскнефтехим»)
• Металлургия (ОАО «Норильский никель»)
• Экология (очистка выбросов ТЭЦ, цементных заводов)

Экология

Разработаны каталитические нейтрализаторы для дизельных двигателей, системы очистки отходящих газов от оксидов азота и серы, катализаторы для сжигания попутного нефтяного газа.

Интересные факты

• Институт катализа — один из немногих в мире научных центров, где проводятся исследования на всех стадиях: от фундаментальной теории до промышленного внедрения.
• В 2020-е годы институт активно участвует в проекте создания Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФ) — одного из самых мощных синхротронов в мире, что позволит проводить исследования катализаторов с беспрецедентным разрешением.
• Ежегодно институт проводит международную конференцию «Катализ: от науки к промышленности», собирающую сотни участников из разных стран.

Источники

• Официальный сайт Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН
• Устав Федерального исследовательского центра «Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН»
• История РАН: Сибирское отделение. Том 2. Химические науки. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2007.
• Пармон В. Н. Катализ в Сибирском отделении РАН: история и современность // Вестник РАН. — 2016. — № 6.
• Боресков Г. К. Гетерогенный катализ. — М.: Наука, 1986.