Новый подход к синергетическому одноатомному катализатору преодолевает ограничение активности предшественников

Прочитано: 50 раз(а)
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Оценок пока нет)
Loading ... Loading ...


Ключ к химическим реакциям кроется в названии — должно быть что-то, что заставляет химические вещества реагировать друг с другом. Этот компонент, называемый катализатором, вызывает или ускоряет реакции контролируемым образом для получения желаемого результата. Катализаторы, используемые в ряде отраслей промышленности, часто состоят из благородных металлов, которые недостаточно эффективны, чтобы компенсировать их высокую стоимость. Чтобы решить эту проблему для химической реакции добавления водорода, называемой гидрированием, к хинолину, молекуле, важной в фармацевтическом производстве, исследователи из Китая разработали высокоэффективный катализатор, включающий синергетические наночастицы и отдельные атомы иридия.

Свой подход они опубликовали 22 марта в Nano Research.

«Селективное гидрирование хинолина и его производных до соответствующих продуктов имеет широкое применение в тонкой химической и фармацевтической промышленности», — сказал соавтор Чанъянь Цао, научный сотрудник Института химии Китайской академии наук (ICCAS) и Университета Китайской академии. наук (UCAS). «Хинолины являются важным классом соединений для получения продуктов тетрагидрохинолина, которые широко встречаются в молекулах лекарств, но для проведения этой реакции обычно необходимы катализаторы на основе благородных металлов. Таким образом, очень важно улучшить активность и эффективность использования драгоценных металлов. из-за их высокой цены».


Исследователи сосредоточились на одноатомных катализаторах, которые, по словам Цао, стали горячей темой в области катализа из-за того, как они могут объединить преимущества как гомогенных, так и гетерогенных катализаторов . Гомогенные катализаторы способствуют однородной реакции, но гетерогенные катализаторы могут индуцировать реакцию с более высоким выходом. Проблема, по словам Цао, заключается в том, что в одноатомных катализаторах отсутствует связь металл-металл. Без этой связи для слияния водород вынужден идти по другому пути, что приводит к меньшему общему гидрированию.

«Поскольку водород легче диссоциирует в соответствующие пары на наночастицах благородных металлов — например, на атомы водорода — и хорошо известно, что атомы водорода перетекают друг в друга, мы предположили, что атомы водорода, образованные на металлических наночастицах, также могут мигрировать к отдельным местам металлов для гидрирования. — сказал Цао, пояснив, что первоначальная гидрогенизирующая активность между предложенным катализатором и субстратом, по существу, приведет к образованию вторичной фазы атомов водорода, способных продолжать процесс катализа. «Благодаря такому дизайну вышеупомянутые проблемы могут быть решены».

Чтобы разработать такой катализатор, исследователи диспергировали отдельные атомы иридия — благородного металла с самой высокой активностью при гидрировании хинолина — и наночастицы в углеродном носителе. При использовании хинолина реакция оказалась более эффективной, чем при использовании только атомов иридия или только наночастиц.

«Создание синергетического катализатора изменяет путь реакции, чтобы использовать преимущества отдельных атомных центров при активации субстрата и наночастиц при диссоциации водорода», — сказал соавтор Вейгуо Сонг, профессор ICCAS и UCAS. «Все эти функции вместе способствуют значительному повышению производительности гидрирования по сравнению с аналогичным одноатомным катализатором и катализатором на основе наночастиц».

Хотя разработанный синергетический катализатор не устраняет потребность в благородных металлах , он снижает количество, необходимое для лучшей реакции.

«Мы предложили и подтвердили эффективную стратегию повышения каталитической активности гидрирования хинолина путем создания синергетического катализатора из отдельных атомов и наночастиц иридия, решая ограничения активности одноатомных катализаторов », — сказал Сонг. «Далее мы расширим наши исследования на другие металлические катализаторы и реакции гидрирования , чтобы продемонстрировать универсальность синергетического катализа».

Новый подход к синергетическому одноатомному катализатору преодолевает ограничение активности предшественников



Новости партнеров