© РИА Новости / Сергей Пятаков / Проведение лабораторных исследований
© РИА Новости / Сергей Пятаков
Исследователи КФУ в составе научной группы синтезировали новый стабильный катализатор химических реакций на основе полимерных частиц и палладия. По мнению авторов, разработка найдет применение в нефтехимической и фармацевтической промышленностях. Исследование опубликовано в журнале Molecules.
Палладий — благородный металл, способный ускорять самые разные химические реакции. Благодаря этому свойству его используют при производстве и очистке нефтепродуктов, а также при синтезе пластиковых материалов. Кроме того, при создании лекарств 17 процентов всех химических реакций проводятся с использованием палладиевых катализаторов.
Основной недостаток палладия как катализатора состоит в том, что его частицы часто слипаются в растворе, образуя неактивные крупные конгломераты — палладиевую чернь.
Ученые Химического института имени А. М. Бутлерова Казанского федерального университета (КФУ) совместно с коллегами из Института органической и физической химии имени А.Е. Арбузова предложили наносить палладий на полимерные органические наночастицы для его стабилизации.
29 июня 2021, 09:08Наука
В России открыли катализатор для получения кислородного топлива из воды
В качестве основы для наночастиц химики взяли поверхностно-активные соединения, содержащие два типа функциональных фрагментов — карбеновые лиганды (лиганды, содержащие двухвалентный углерод, который вместо типичных для данного элемента четырех ковалентных связей, образует лишь две, а оставшиеся два электрона образуют неподеленную электронную пару), способные соединяться с палладием и стабилизировать его, а также азидные/алкинильные фрагменты, благодаря сшиванию которых между собой молекулы собираются в полимерные наночастицы, по величине сопоставимые с размером вируса.
Исследователи проводили сборку и сшивку соединений в водном растворе, после чего к полимерному продукту добавляли соль палладия и аскорбиновую кислоту. В таких условиях ионы благородного металла оседали на полимерную подложку и при восстановлении формировали на их поверхности нанокластеры.
"Мы выяснили, что полимерные наночастицы в качестве носителя позволяют стабилизировать нанокластеры палладия и не дают им слипаться. Благодаря этому предложенная система позволит эффективно ускорять многие каталитические реакции, а также экономить реагенты за счет многократного использования. В дальнейшем мы планируем расширить круг используемых металлов, а также протестировать полученные каталитические системы в реакторах проточного типа", — рассказал доцент кафедры органической и медицинской химии Химического института имени А. М. Бутлерова КФУ Владимир Бурилов.
Для проверки каталитической активности новой системы исследователи провели модельную химическую реакцию восстановления пара-нитрофенола в воде. Расположенные на полимерной поверхности нанокластеры палладия на порядок ускорили химическую реакцию по сравнению со свободными палладиевыми частицами.
“Это можно объяснить тем, что носитель, по поверхности которого равномерно распределен палладий, не давал металлу образовать неактивные конгломераты. Такая система нивелирует главный недостаток чистого палладия”, — отметил Владимир Бурилов.
Также ученые продемонстрировали возможность повторного использования катализатора до пяти циклов без потери активности. По их мнению, это делает его экологичнее и дешевле большинства других катализаторов.
Проведение исследования было поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ).
6 октября 2021, 15:27Наука
Российский ученый прокомментировал работы нобелевских лауреатов по химии