kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2025-3(19)-62kaz44-2046Research ArticleХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ (ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ)CHEMICAL TECHNOLOGY (ORIGINAL ARTICLE)БИЦЕОЛИТНЫЕ КАТАЛИЗАТОРЫ НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННОГО МОНТМОРИЛЛОНИТА: СИНТЕЗ, СВОЙСТВА И КАТАЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬBICEOLITE CATALYSTS BASED ON MODIFIED MONTMORILLONITE: SYNTHESIS, PROPERTIES, AND CATALYTIC ACTIVITYhttps://orcid.org/0000-0001-7713-1795ШадинН. А.ShadinN. A.

Нұргүл Адырбекқызы Шадин – PhD, преподователь кафедра химии; научный сотрудник 

050012, Республика Казахстан, г.Алматы, ул.,Богенбай батыр,172050010, Республика Казахстан, г.Алматы, ул.Казыбек би, 28 

Nurgul Adyrbekkyzy Shadin – PhD, lecturer of the chemical department; researcher at institute of combustion problems

050012, Kazakhstan Almaty city, Bogenbai Batyr Street 172050010, Kazakhstan, Almaty city, Kazybek Bi Street 28 

nugen_87@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9733-5015ТилеубердиЕ.ТileuberdiY.

Тилеуберди Ербол – PhD, ассоциированный профессор кафедры химии; ведущий научный сотрудник 

050012, Республика Казахстан, г.Алматы, ул.,Богенбай батыр,172050010, Республика Казахстан, г.Алматы, ул.Казыбек би, 28 

Yerbol Tileuberdi – PhD, associate professor of the chemical department; leading researcher at institute of combustion problems

050012, Kazakhstan Almaty city, Bogenbai Batyr Street 172050010, Kazakhstan, Almaty city, Kazybek Bi Street 28 

er.tileuberdi@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-3302-9363АйтуганА. Н.AituganA. N.

Айтуган Айзат Нагметоллакызы - PhD, преподователь кафедры химической физики и материаловедения, факультет химии и химической технологии

050040, Республика Казахстан, г.Алматы, проспект аль-Фараби, 71 

Zhazira Sagatbekovna Mukatayeva – PhD, associate professor, Head of the chemical department; senior researcher at institute of combustion problems

050040, Kazakhstan Almaty, Al-Farabi avenue, 71

aizataitugan@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-1584-5810МукатаеваЖ. С.MukatayevaZh. S.

Мукатаева Жазира Сагатбековна – кандидат химических наук, ассоциированный профессор, заведующий кафедрой химии; старший научный сотрудник 

050012, Республика Казахстан, г.Алматы, ул.,Богенбай батыр,172050010, Республика Казахстан, г.Алматы, ул.Казыбек би, 28 

Aizat Nagmetollakyzy Aitugan – PhD, lecturer of the department of chemical physics and materials science

050012, Kazakhstan Almaty city, Bogenbai Batyr Street 172

050010, Kazakhstan, Almaty city, Kazybek Bi Street 28 

jazira-1974@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1216-7150НургалиевН. Н.NurgaliyevN. N.

Нуржан Нурлыбекович Нургалиев – PhD, ст.преподаватель кафедры Химии и экологии; исследователь Humboldt-Innovation GmbH

071412, Республика Казахстан, г. Семей, ул. Глинки, 2010117, Германия, Берлин, ул. Цигельштрассе, 30 

Nurzhаn Nurlybеkovich Nurgаliyеv – PhD, associate professor dеpаrtmеnt of chеmistry аnd еcology; Researcher of Humboldt-Innovation GmBH

071412, Rеpublic of Kаzаkhstаn, Sеmеy city, Glinki strееt, 2010117, Germany Berlin, Ziegelstrasse 30

nurgaliynurzhan@gmail.comИнститут проблем горения; Казахский национальный педагогический университет имени АбаяКазахстанInstitute of Combustion Problems; Abai Kazakh National Pedagogical UniversityKazakhstanКазахский национальный университет имени аль-ФарабиКазахстанAl-Farabi Kazakh National UniversityKazakhstanШәкәрім университет; Берлинский университет имени ГумбольдтаКазахстанShаkаrim univеrsity; Humboldt-Innovation GmBH, Humboldt University of BerlinKazakhstan20250311202503(19)553564Copyright © Шадин Н.А., Тилеуберди Е., Айтуган А.Н., Мукатаева Ж.С., Нургалиев Н.Н., 20252025Шадин Н.А., Тилеуберди Е., Айтуган А.Н., Мукатаева Ж.С., Нургалиев Н.Н.Shadin N.A., Тileuberdi Y., Aitugan A.N., Mukatayeva Z.S., Nurgaliyev N.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/2046

В данной работе представлен синтез, структурная характеристика и оценка каталитической активности нового бицеолитного катализатора на основе алюминием-модифицированного пилларированного Na-монтмориллонита. Катализатор включает цеолиты HZSM-5 и HY в соотношении 1:1, встроенные в матрицу Al(2.5)NaMM, что обеспечивает сочетание высокой кислотности, термической стабильности, устойчивости к агломерации и развитой мезо- и макропористой структуры. Комплексное исследование, выполненное методами рентгенофлуоресцентного анализа (РФА), ИК-спектроскопии и термопрограммируемой десорбции аммиака (ТПД-NH3), подтвердило успешное пилларирование NaMM, наличие структурной целостности и равномерного распределения цеолитных фаз. По данным ТПД-NH3, общая кислотность составила 163,8 мкмоль NH₃/г, при этом 45,5% кислотных центров были слабыми, 46,9% - средними и 7,6% - сильными. Удельная поверхность катализатора составила 194,1 м²/г, объем пор - 0,94 см³/г. Преобладание слабых и средних кислотных центров способствует мягкой и селективной деструкции тяжелых углеводородов, снижает степень закоксовывания и продлевает срок службы катализатора. Предложенный состав эффективно работает при переработке битуминозных пород, асфальтенов а также смолистых компонентов, демонстрируя высокий потенциал для экологически чистой и энергоэффективной переработки нетрадиционного углеводородного сырья.

This study reports the synthesis and catalytic evaluation of a novel biceolite catalyst based on pillared Na-montmorillonite (NaMM) modified with aluminum. The catalyst incorporates HZSM-5 and HY zeolites (1:1 ratio) into an Al(2.5)NaMM matrix, offering high acidity, thermal stability, and developed porosity. Characterization by XRF, FTIR, and NH₃-TPD confirmed the structural integrity and efficient distribution of acid sites: 45.5% weak, 46.9% medium, and 7.6% strong, with a total acidity of 163.8 µmol NH₃/g. The specific surface area reached 194.1 m²/g, and pore volume was 0.94 cm³/g. The dominance of weak and medium acid sites favors selective cracking of heavy hydrocarbons with minimized coke formation. This makes the catalyst suitable for thermocatalytic recovery of bitumen from bituminous rocks. Its balanced acidity and porous structure enable effective processing of heavy hydrocarbon feedstocks, offering improved efficiency and selectivity. The developed catalyst shows strong potential for applications in advanced upgrading of unconventional petroleum resources.

катализаторбицеолитмонтмориллониттяжелые углеводородыкаталитическая активностьcatalystbiceolitemontmorilloniteheavy hydrocarbonscatalytic activityИсследование выполнено при финансовой поддержке Комитета науки МНВО РК по программе BR21882255 «Разработка новых способов переработки тяжелых нефтей, нефтяных остатков, нефтебитуминозных пород, окисления гудрона с добавкой модификаторов для расширения производства битумов».ReferencesЗакономерности синтеза и физико-химические свойства пентасила / Т.В. Лимова и др. // Химия и технология топлив и масел. – 1982. – № 60. – С. 11-13.Zakonomernosti sinteza i fiziko-khimicheskie svoistva pentasila / T.V. Limova i dr. // Khimiya i tekhnologiya topliv i masel. – 1982. – № 60. – S. 11-13. (In Russian).Разработка новых типов цеолитов и катализаторов на их основе для процессов нефтепереработки и нефтехимии / Е.Д. Радченко и др. // Нефтехимия. – 1990. – Т. 30, № 3. – С. 326-338.Razrabotka novykh tipov tseolitov i katalizatorov na ikh osnove dlya protsessov neftepererabotki i neftekhimii / E.D. Radchenko i dr. // Neftekhimiya. – 1990. – T. 30, № 3. – S. 326-338. (In Russian).Абрамова А.Б. Исследование структуры и состава декатионированных деалюминированных цеолитов типа Y / А.Б. Абрамова, Е.В. Сливинский, Е.А. Скрылева // Кинетика и катализ. – 1998. – Т. 39, № 3. – С. 452-460.Abramova A.B. Issledovanie struktury i sostava dekationirovannykh dealyuminirovannykh tseolitov tipa Y / A.B. Abramova, E.V. Slivinskii, E.A. Skryleva // Kinetika i kataliz. – 1998. – T. 39, № 3. – S. 452-460. (In Russian).Термостабильность высококремнеземных цеолитов / Б.Л. Хусид и др. // Кинетика и катализ. – 1987. – Т. 28, вып. 4. – С. 938-942.Termostabil'nost' vysokokremnezemnykh tseolitov / B.L. Khusid i dr. // Kinetika i kataliz. – 1987. – T. 28, vyp. 4. – S. 938-942. (In Russian).Волков В.Ю. Крекинг нефтяного сырья на бицеолитной катализаторной системе / В.Ю. Волков, М.А. Калико // Тезисы докл. VI Всес. конф. «Применение цеолитов в катализе». – М., 1989. – С. 199-200.Volkov V.YU. Kreking neftyanogo syr'ya na bitseolitnoi katalizatornoi sisteme / V.YU. Volkov, M.A. Kaliko // Tezisy dokl. VI Vses. konf. «Primenenie tseolitov v katalizE». – M., 1989. – S. 199-200. (In Russian).Косолапова А.П. Синтез и свойства бицеолитных катализаторов крекинга / А.П. Косолапова, Т.А. Большакова, В.С. Фадеев // В кн.: Катализаторы крекинга и цеолиты. – М.: ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ, 1984. – 176 с.Kosolapova A.P. Sintez i svoistva bitseolitnykh katalizatorov krekinga / A.P. Kosolapova, T.A. Bol'shakova, V.S. Fadeev // V kn.: Katalizatory krekinga i tseolity. – M.: TSNIITEHNEFTEKHIM, 1984. – 176 s. (In Russian).Доронин В.П. Научные основы разработки промышленных катализаторов крекинга / В.П. Доронин, Т.П. Сорокина // Нефтепереработка и нефтехимия. – 2000. – № 11. – С. 22-25.Doronin V.P. Nauchnye osnovy razrabotki promyshlennykh katalizatorov krekinga / V.P. Doronin, T.P. Sorokina // Neftepererabotka i neftekhimiya. – 2000. – № 11. – S. 22-25. (In Russian).Коробицына Л.Л. Синтез, кислотные и каталитические свойства высококремнеземных цеолитов типа ZSM в процессах получения углеводородов: автореф. дис. ... канд. хим. наук. – Томск, 1998. – 24 с.Korobitsyna L.L. Sintez, kislotnye i kataliticheskie svoistva vysokokremnezemnykh tseolitov tipa ZSM v protsessakh polucheniya uglevodorodov: avtoref. dis. ... kand. khim. nauk. – Tomsk, 1998. – 24 s. (In Russian).Коваль Л.М. Синтез, физико-химические и каталитические свойства высококремнеземных цеолитов / Л.М. Коваль, Л.Л. Коробицына, А.В. Восмериков. – Томск: Изд-во ТГУ, 2001. – 50 с.Koval' L.M. Sintez, fiziko-khimicheskie i kataliticheskie svoistva vysokokremnezemnykh tseolitov / L.M. Koval', L.L. Korobitsyna, A.V. Vosmerikov. – Tomsk: Izd-vo TGU, 2001. – 50 s. (In Russian).Mikhailov M.N. The state and reactivity of Pt₆ particles in ZSM-5 zeolite / M.N. Mikhailov, L.M. Kustov, V.B. Kazansky // Catalysis Letters. – 2008. – Vol. 120, № 1-2. – P. 8-13.Mikhailov M.N. The state and reactivity of Pt₆ particles in ZSM-5 zeolite / M.N. Mikhailov, L.M. Kustov, V.B. Kazansky // Catalysis Letters. – 2008. – Vol. 120, № 1-2. – P. 8-13. (In English).Activity-acidity relationship for alkane cracking over zeolites: n-hexane cracking over HZSM-5 / Р. Borges et al // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. – 2005. – Vol. 229, № 1-2. – P. 127- 135.Activity-acidity relationship for alkane cracking over zeolites: n-hexane cracking over HZSM-5 / R. Borges et al // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. – 2005. – Vol. 229, № 1-2. – P. 127-135. (In English).Каталитическая активность пентасила, содержащего наночастицы Pt, Ni, Fe и Zn, в превращениях углеводородов (сообщение 2) / Л.М. Величкина и др. // Нефтехимия. – 2008. – Т. 48, № 4. – С. 353-357.Kataliticheskaya aktivnost' pentasila, soderzhashchego nanochastitsy Pt, Ni, Fe i Zn, v prevrashcheniyakh uglevodorodov (soobshchenie 2) / L.M. Velichkina i dr. // Neftekhimiya. – 2008. – T. 48, № 4. – S. 353-357. (In Russian).Aromatization and desulphurisation of liquefied petroleum gas over Zn-containing zeolite catalysts modified transition metals / В.Т. Tuktin et al // Int. J. Oil, Gas and Coal Technology, United Kingdom. – 2020. – Vol. 17, № 4. – P.186-198.Aromatization and desulphurisation of liquefied petroleum gas over Zn-containing zeolite catalysts modified transition metals / V.T. Tuktin et al // Int. J. Oil, Gas and Coal Technology, United Kingdom. – 2020. – Vol. 17, № 4. – P.186-198. (In English).Термостабильность цеолитов Y–ZSM-5 в матрицах различного состава / Л.А. Белая и др. // Журнал прикладной химии. – 2009. – Т. 82, вып. 2. – С. 243-249.Termostabil'nost' tseolitov Y–ZSM-5 v matritsakh razlichnogo sostava / L.A. Belaya i dr. // Zhurnal prikladnoi khimii. – 2009. – T. 82, vyp. 2. – S. 243-249. (In Russian).Anderson J.A. Zeolite containing (HY + HZSM-5) catalyst on Al-pillared montmorillonite for cracking of weighted vacuum gas oil / J.A. Anderson, N.A. Zakarina, L.D. Volkova // Доклады Национальной академии наук Республики Казахстан. – 2016. – № 6.Anderson J.A. Zeolite containing (HY + HZSM-5) catalyst on Al-pillared montmorillonite for cracking of weighted vacuum gas oil / J.A. Anderson, N.A. Zakarina, L.D. Volkova // Doklady Natsional'noi akademii nauk Respubliki Kazakhstan. – 2016. – № 6. (In English).Hydrotreating of gasoline and diesel petrol fractions over modified alumo/zeoite cataysts / B.T. Тuktin et al // Рetroleum science and technology, USA. – 2019. – № 4(33). – P. 400-407.Hydrotreating of gasoline and diesel petrol fractions over modified alumo/zeoite cataysts / B.T. Tuktin et al // Retroleum science and technology, USA. – 2019. – № 4(33). – P. 400-407. (In English).Шадин Н.А. Катализаторы крекинга утяжеленных вакуумных газойлей на основе пилларированных алюминием монтмориллонитов Казахстанских месторождений: дис. ... дра философии (PhD): 6D073900 – Нефтехимия / Нұргүл Адырбекқызы Шадин; Казахстанско-Британский технический университет. – Алматы, 2016. – 150 с.Shadin N.A. Katalizatory krekinga utyazhelennykh vakuumnykh gazoilei na osnove pillarirovannykh alyuminiem montmorillonitov Kazakhstanskikh mestorozhdenii: dis. ... d-ra filosofii (PhD): 6D073900 – Neftekhimiya / Nұrgүl Adyrbekқyzy Shadin; Kazakhstansko-Britanskii tekhnicheskii universitet. – Almaty, 2016. – 150 s. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.