Цеолиты — микропористые материалы с упорядоченной структурой, критически важные для катализа и адсорбции в химической промышленности. В нефтепереработке они используются как необходимый кислотный компонент бифункциональных катализаторов гидроочистки и гидрокрекинга.

Классические методы синтеза для получения нанокристаллов цеолита, такие как гидротермальная обработка, требуют длительного центрифугирования, больших объемов воды и дорогостоящих структурообразующих агентов — темплатов. Процесс становится энергозатратным, сложным для масштабирования и экологически рискованным из-за образования токсичных сточных вод.

Ученые ИК СО РАН решили использовать метод парофазной кристаллизации, который устраняет эти ограничения. Сам способ впервые был описан в 1990-х годах, но специалисты дополнили его твердофазным смешением реагентов. Технология представляет собой обработку сухого геля из предшественников парами воды в автоклаве без прямого контакта твердой и жидкой фаз. Это позволило достичь выхода продукта до 100 % против 50 % при традиционном синтезе — и удешевления процесса. Сам гель состоит из источников кремния и алюминия, молекулярного темплата и воды. 

«Почему важно заниматься разработкой методов синтеза нанокристаллов? Пока что произведенные в России цеолиты сильно уступают по качеству зарубежным. В отечественных образцах самый маленький размер кристалла — 1 микрометр, а у конкурентов — 300-400 нанометров. Разработка методов получения цеолитов, очевидно, необходима для промышленности, чтобы в том числе снизить зависимость от импорта», — говорит младший научный сотрудник Отдела нетрадиционных каталитических процессов Алина Брагина.

На данный момент исследователи проводят эксперименты по модификации разработанного метода для удешевления и упрощения процесса получения бестемплатного цеолита ZSM-5. Также они планируют масштабировать данный метод в лабораторных условиях и испытать полученный цеолит в процессах каталитической гидроизомеризации и гидрокрекинга.