https://disk.yandex.ru/d/n82AMx_U2YXgjg МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Тверской государственный технический университет»

(ТвГТУ)

Кафедра Биотехнологии, химии и стандартизации

К защите допустить:

Зав. кафедрой БХС, д.х.н., проф.

________________М.Г. Сульман

"__"____________ 2024 г.

Дипломная работа на тему: «магнитные катализаторы для конверсии углеводов в сырьё для производства биологически активных веществ»

Специальность: 18.03.01 «Химическая технология»

Направленность (профиль): Химическая технология синтетических биологически активных веществ

Студент: Д.С. Кузнецов

Форма обучения: очная Группа: Б.ХТ.СБАВ.20.04

Руководитель: к.х.н., доцент О.В Манаенков

Консультанты по разделам:

Безопасность и экологичность к.м.н, доцент Н.А. Филиппова

Организационно-

экономическая часть к.э.н., доцент Г.Г. Скворцова

Нормоконтролер д.т.н., проф. В.П. Молчанов

Тверь 2024

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

Тверской государственный технический университет

(ТвГТУ)

Кафедра Биотехнологии, химии и стандартизации

Утверждаю:

Зав. кафедрой БХС, д.х.н., проф.

______________М.Г. Сульман

"__"___________ 2024 г.

Задание на дипломную работу

Студент Кузнецов Данила Сергеевич

Группа Б.ХТ.СБАВ.20.04

Специальность: 18.03.01 «Химическая технология»

Направленность (профиль): Химическая технология синтетических биологически активных веществ

Тема: «Магнитные катализаторы для конверсии углеводов в сырьё для производства биологически активных веществ»

(утверждена приказом ректора № 152-у от «02» апреля 2024 г.)

Срок представления ВКР к защите «24» июня 2024 г.

Исходные данные

Научные статьи и материалы преддипломной практики _ _ _

Содержание дипломной работы:

Введение

Актуальность и практическая значимость темы дипломной работы. Постановка цели и задач _ _

Общая часть

Обзор литературных источников по теме дипломной работы _ _ _

Специальная часть

Методы и методики экспериментов. Результаты экспериментов и их обсуждение _ _

Безопасность и экологичность

Оценка экологических рисков и безопасность труда в химической лаборатории _ _

Организационно-экономическая часть

Расчет сметы затрат на проведение исследований _ _ _

Перечень графического материала

Презентация в формате PowerPoint ( слайдов) _ _ _

Руководитель: к.х.н., доцент О.В. Манаенков

Консультанты по разделам:

Безопасность и экологичность к.м.н, доцент Н.А. Филиппова

Организационно-

экономическая часть к.э.н., доцент Г.Г. Скворцова

Нормоконтролер д.т.н., проф. В.П. Молчанов

Задание принял к исполнению Д.С. Кузнецов

Тверь 2024

Содержание

Y

2.1 Материалы и оборудование 37

2.2 Методики синтеза магнитных нанокомпозитов 39

2.3 Методики исследования нанокомпозитов в катализе 41

Введение

Магнитные наночастицы (МНЧ) и композиционные материалы на их основе проявляют уникальные магнитные свойства, связанные с проявлением квантово-размерных эффектов: суперпарамагнетизм, большой магнитокалорический эффект, повышенная намагниченность и магнитная анизотропия. Такие свойства возникают в том случае, когда размеры магнитных наночастиц сравнимы с длинами волн де-Бройля распространяющихся в них электронов, фононов и экситонов. Важно, что эти свойства проявляются только в присутствии магнитного поля, а при его удалении они исчезают [1-3].

Сегодня известно большое количество представителей магнитных наночастиц, в частности, различные оксиды (в том числе комплексные) железа, кобальта и никеля. Среди них наиболее известными являются наночастицы магнетита, которые с успехом применяют в медицине, биотехнологии и технике. Использование наночастиц магнетита, прежде всего, связано с простотой и управляемостью методов получения наночастиц требуемой дисперсности и его относительной инертностью к воздействию окружающей среды по сравнению с другими магнетиками [4].

Одним из недостатков наночастиц, вытекающих из высокого соотношения числа атомов на поверхности к их числу в объеме частицы, является их высокая поверхностная энергия, быстрое межчастичное взаимодействие, укрупнение и последующая агрегация в растворе. Поэтому в процессе получения всегда возникает вопрос о стабилизации МНЧ. Помимо этого, МНЧ также можно функционализировать в целях повышения селективности по целевому веществу [3].

Считается, что наиболее эффективной стратегией стабилизации наночастиц магнетита служит создание оболочки из неорганических пористых материалов. Алюмосиликаты имеют явные преимущества, так как обладают более высокой термической, химической устойчивостью и особыми свойствами поверхности, что позволяет рассматривать их как наиболее перспективные материалы для стабилизации наночастиц [5, 6].

Функционализированные рутением нанокомпозиты обладают уникальными возможностями в качестве универсальных катализаторов множества органических реакций, в частности, реакций конверсии углеводов в широкий спектр соединений [7]. Например, в работе [8] показано, что Ru-функционализированные наночастицы магнетита, покрытые диоксидом кремния, катализируют гидролиз целлюлозы с последующим образованием сорбита и глицерина через цепочку превращений. В работе [9] показано, что рутений, нанесенный на модифицированные азотной кислотой углеродные нанотрубки, успешно катализировал прямую конверсию целлюлозы в этиленгликоль.

Целью данной дипломной работы является разработка магнитных катализаторов для процессов конверсии углеводов в сырьё для производства БАВ.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• Провести литературный обзор по теме дипломной работы с целью анализа существующих методов синтеза магнитных наночастиц, композитов на их основе и их использования в различных сферах;

• Разработать методики синтеза магнитных композитов с использованием алюмосиликатов и сверхсшитого полистирола, а также методики синтеза катализаторов на их основе для процессов конверсии углеводов.

• Охарактеризовать синтезированные катализаторы различными методами и протестировать их в реакциях каталитической конверсии углеводов.

• Изучить требования техники безопасности при работе в химической лаборатории.

• Рассчитать смету затрать на проведение исследования.