25/02/2022

Российские ученые синтезировали на основе полимерных наночастиц и палладия стабильный катализатор

Российские ученые синтезировали на основе полимерных наночастиц и палладия стабильный катализатор, который можно применять для ускорения каждой пятой реакции в медицинской химии. Такая система нивелирует главный недостаток чистого палладия — объединение металлических частиц в неактивные агрегаты. Кроме того, новый катализатор, в отличие от большинства других, можно использовать повторно, что делает его более экологичным и дешевым. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Molecules.

Палладий — благородный металл, способный ускорять самые разные химические реакции. Благодаря этому свойству его используют в процессе производства и очистки нефтепродуктов, а также при синтезе материалов на основе пластика. Кроме того, в медицинской химии 17% всех реакций, предшествующих созданию лекарств, осуществляются с использованием палладиевых катализаторов. Единственный недостаток этого металла как катализатора состоит в том, что его частицы — нанокластеры — в растворе часто слипаются, образуя неактивные крупные конгломераты — палладиевую чернь.

Ученые из Химического института имени А.М. Бутлерова (Казань) и Института органической и физической химии имени А.Е. Арбузова (Казань) предложили наносить палладий на полимерные органические наночастицы для его стабилизации. В качестве основы для наночастиц химики взяли поверхностно-активные соединения, содержащие два типа функциональных групп — карбеновые лиганды, способные соединяться с палладием и стабилизировать его, и азидные/алкинильные фрагменты, благодаря сшиванию которых между собой молекулы собираются в полимерные наночастицы, по величине сопоставимые с размером вируса. Самосборка и сшивка соединений проходили 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, восстанавливаясь, формировали на их поверхности нанокластеры.

Для проверки каталитической активности новой системы исследователи провели модельную химическую реакцию восстановления пара-нитрофенола в воде. Оказалось, что 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.

Также ученые продемонстрировали возможность повторно использовать катализатор до пяти циклов без потери активности.

«В данной работе мы показали, 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 в связи с возможностью многократного использования. В дальнейшем мы планируем расширить круг используемых металлов, а также протестировать полученные каталитические системы в реакторах проточного типа», — рассказывает Владимир Бурилов, кандидат химических наук, доцент, доцент кафедры органической и медицинской химии Химического института имени А.М. Бутлерова.


Другие новости этого раздела:

11/03/2024

Водородный полигон собираются запустить на Сахалине летом

23/01/2024

ЕС одобрил планы компании Fortescue по строительству флагманского завода по производству экологически чистого аммиака в Норвегии

09/01/2024

Tecnimont начала инженерные работы по проекту производства удобрений в Египте

28/12/2023

"Новатэк" получил патент на крупнотоннажные технологии производства низкоуглеродного аммиака

18/12/2023

Фосфорный центр ЕвроХима будет заниматься решением прикладных производственных задач

22/11/2023

С 27 октября 2023 года генеральным директором АО «НИИК» назначен Олег Дроботущенко

"Гродно Азот" подписал контракт с ГИАПом

«Тольяттиазот» в рамках модернизации производства карбамида установит новый пластинчатый теплообменник с воздушным охлаждением

15/11/2023

Allied выбрала технологию динамического "зеленого" аммиака компании Topsoe для строительства завода в Гове

08/11/2023

«Дорогобуж» завершил проект по внедрению в технологическую схему производства аммиака парового котла производительностью 50 тонн в час

02/11/2023

"Газпром нефть" планирует сбыт водорода в Китае через партнеров

31/10/2023

Ученые обнаружили новый метод разделения редкоземельных элементов с помощью бактериального белка

30/10/2023

МИСИС разработал удобрение на основе жидкого стекла с добавлением высушенного геля из мочевины и азотистых соединений

16/10/2023

Государство компенсирует научным организациям, предприятиям и компаниям до 70% затрат на разработку технологий производства, транспортировки и хранения водорода

11/10/2023

НИИК представит собственную крупнотоннажную технологию производства карбамида