Содержащий палладий и углерод, при этом экономно расходующий в ходе реакции благородный металл катализатор, который может применяться в производстве лекарств, пестицидов и пластика, разработала команда специалистов из российских научных организаций, в состав которой вошли ученые Сколковского института науки и технологий, 30 июня сообщает пресс-служба Сколтеха.
Изготавливаемая из отходов переработки растительного сырья углеродная основа нового катализатора, в отличие от аналогичных промышленных катализаторов, не имеет пор, снижающих активность палладия. Отсутствие пор обеспечивает новому катализатору снижение расхода дорогостоящего металла палладия примерно в 100 раз. В разработке нового катализатора, кроме специалистов из Сколтеха, приняли участие ученые Южно-Российского государственного политехнического университета, Национального исследовательского технологического университета «МИСИС», Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН и Института катализа СО РАН. Результаты исследования катализатора ученые представили в статье «Жидкие гумины: Экологически чистое углеродсодержащее сырье для разработки катализаторов Pd/C с уменьшенным эффектом „мертвого“ металла» (Liquid Humins: A Sustainable Carbonaceous Feedstock for Pd/C Catalysts Design with a Reduced «Dead» Metal Effect), опубликованной в журнале ChemSusChem. Катализаторы широко применяются современной промышленностью при производстве топлив, полимеров, лекарств. Многие из них содержат благородные металлы (палладий, родий, платина). Их наносят на специальный носитель, которым часто выступает активированный уголь. Однако исследования показали, что большая часть драгоценного металла в этих катализаторах (до 98%) попадает в микропоры носителя и не участвует в катализе, такой металл катализатора назвали «мертвым». Ученые нашли решение этой проблемы в использовании носителей из специальных углеродных материалов без микропор, но с большой внешней поверхностью и повышенной способностью удерживать на ней наночастицы и отдельные атомы металла. К сожалению, производство таких углеродных материалов оказалось очень дорогим и сложным. Разработанный учеными Сколтеха и их коллегами новый материал носителя, состоящий из углерода и азота, содержит очень мало микропор, «убивающих» активный металл. При этом азот позволяет прочно удерживать на поверхности носителя активные наночастицы и атомы металла. Катализатор, изготовленный на основе такого материала и палладия, «мертвого» металла содержит очень мало, что позволяет ему показывать рекордную активность в широко применяемых в промышленности реакциях кросс-сочетания и гидрирования, например, при производстве лекарств, пестицидов и мономеров для изготовления пластмасс. Внедрение нового катализатора в промышленность позволит удешевить производство многих синтетических веществ и одновременно уменьшить загрязнение их токсичным палладием, что для фармпрепаратов особенно важно. Еще одним плюсом применения новых катализаторов является то обстоятельство, что уникальный углеродный материал для них изготавливается из отходов химической промышленности — гуминов. Они в больших количествах образуются при производстве фурфурола, древесного спирта и других веществ из растительного сырья. Гумины содержат большое количество углерода, а их специфические свойства позволили создать простую технологию получения уникального углеродного материала с большим содержанием азота. Исследования показали, что эффективность нового катализатора в типовых реакциях химического производства намного выше, чем у большинства применяемых катализаторов Pd/C, изготавливаемых из отходов переработки растительного сырья. glavno.smi.today
Свежие комментарии