Российские химики создали новые прекурсоры катализаторов для процессов гидрирования
Ученые Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН (ИОНХ РАН) и Волгоградского государственного технического университета создали новые прекурсоры (предшественники) катализаторов процессов гидрирования на основе комплексов меди(II) с фуранкарбоновыми кислотами и аминопиридинами. Исследователи установили, что строение исходного комплекса позволяет управлять структурой каталитической поверхности и тем самым менять активность, селективность и устойчивость катализатора.
Гидрирование широко применяется в органическом синтезе, нефтехимии и нефтепереработке. Обычно в таких процессах используют катализаторы на основе благородных металлов — платины, палладия, родия и рутения. Одна из задач современной химии — создание более доступных каталитических систем, способных работать при низких температурах и атмосферном давлении водорода.
Исследователи получили несколько комплексных соединений меди(II) с 2- и 3-фуранкарбоновыми кислотами и аминопиридинами, различающихся пространственным расположением лигандов: цис- и транс-формами. Эксперименты показали, что структура прекурсора влияет на размер и распределение образующихся частиц металлической меди, а значит, и на свойства будущего катализатора.
«Коллеги из ВолгГТУ провели эксперименты по гидрированию дициклопентадиена в условиях непрерывного процесса и восстановлению нитробензола в периодических условиях. Для непрерывного гидрирования дициклопентадиена лучшие результаты показал образец с более мелкодисперсным распределением меди на основе 3-фуранкарбоновой кислоты, который продемонстрировал 100-процентную селективность по продукту селективного восстановления при 48 % конверсии с хорошими показателями стабильности работы в потоке. Гидрирование же нитробензола в жидкой фазе с использованием боргидрида натрия в качестве источника водорода показало, что катализаторы, полученные на основе 2-фуранкарбоновой кислоты, продемонстрировали 100-процентный выход анилина в течение трех каталитических циклов», — прокомментировала результаты исследования один из авторов работы, ведущий научный сотрудник лаборатории химии координационных полиядерных соединений ИОНХ РАН, доктор химических наук Ирина Луценко.
Таким образом, отмечает ученый, химический состав и пространственное строение исходного комплекса позволяют заранее влиять на формирование поверхности катализатора и подбирать ее под конкретный процесс. Такой подход перспективен для энергоэффективных процессов гидрирования, работающих при атмосферном давлении водорода.
В дальнейшем авторы планируют модифицировать наиболее эффективные каталитические поверхности редкоземельными элементами. Это может повысить дисперсность металлической фазы и дополнительно увеличить каталитическую активность.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках госзадания.