Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Молекулярная природа наноразмерного оксидного катализатора

Ключевые слова:  AnanikovLab, ИОХ РАН, катализ, оксид металлов, химия

Опубликовал(а):  Попова Олеся Геннадьевна

27 мая 2016

Каталитические системы на основе оксидов металлов активно применяются в промышленности и исследовательских лабораториях. В ходе механистических исследований было выявлено частичное растворение оксида металла с последующим образованием молекулярного комплекса, который и оказался активной формой катализатора. Таким образом, оксид металла не вовлечен напрямую в каталитический цикл, а является исходным реагентом для формирования гомогенной каталитической системы (DOI: 10.1021/acscatal.6b00337).

Катализ имеет принципиальное значение для промышленного производства топлив, материалов, лекарств, а также огромного числа важнейших химических веществ. Около 80% всех промышленных процессов в современном мире используют продукты каталитических процессов или каталитические технологии. Оксиды металлов традиционно используются в этой области как гетерогенные катализаторы или как подложки для нанесения других активных систем. В случае, когда металлические оксиды непосредственно участвуют в каталитическом цикле, они выступают как активная фаза, и химическая реакция протекает на их поверхности. При использовании в качестве подложек, оксиды металлов применяются в роли стабильного материала, непосредственно не вступающего в химическую реакцию.

Недавнее исследование, проведенное группой В.Ананикова, было направлено на изучение реакции образования связи углерод-гетероатом, катализируемой наноразмерными оксидами меди. Для осуществления этого химического превращения используются наночастицы CuO и Cu2O. В результате механистических исследований было обнаружено, что исходный оксид меди «эволюционирует» в ходе реакции. В процессе C-S кросс-сочетания наноразмерные оксиды меди превращались в растворимые металлические комплексы - тиоляты меди [Cu(SR)n] - при взаимодействия оксида меди с тиолами. Такой результат противоречит традиционному представлению, предполагающему, что реакция протекает на поверхности оксида металла. В работе показано, что гетерогенный путь не является основным и не вносит значительного вклада в процесс образования продукта, а активная форма катализатора получается в результате трансформации металлического оксида и перехода образовавшегося тиолята меди в раствор.

Рисунок 1. Криогенное микроскопическое исследование жидкой фазы реакции каталитического кросс-сочетания.

Оказалось, что исследованная в работе реакция кросс-сочетания протекает по гомогенному пути именно благодаря обнаруженному процессу растворения твердого наноразмерного оксида меди. Переход медных комплексов в раствор сопровождался выделением воды: Cu2O + 2RSH = 2CuSR + H2O. Криогенная сканирующая электронная микроскопия зафиксировала образование сложной каталитической системы, образующейся в результате эволюции исходной формы наноразмерного оксида металла при протекании каталитической реакции (рисунок 1).

Такие превращения меняют общепринятую парадигму построения каталитических систем на основе металлических оксидов, как в качестве активной фазы, так и в качестве подложки. В первом случае, если оксид металла является активной фазой катализатора, переход комплексов в раствор принципиальным образом изменяет ход каталитического процесса. Во втором случае, если оксид металла используется как подложка, то его уже нельзя рассматривать как инертный материал и невозможно регенерировать в первоначальном состоянии.

Стабильность катализатора и его рециклизация – это основные характеристики, на которые влияют описанные превращения оксида металла. Знание механизма эволюции катализатора открывает новые возможности в создании высокоэффективных процессов получения химических веществ.

Статья: «Nature of the Copper-Oxide-Mediated C−S Cross-Coupling Reaction: Leaching of Catalytically Active Species from the Metal Oxide Surface», Yulia S. Panova, Alexey S. Kashin, Maxim G. Vorobev, Evgeniya S. Degtyareva, Valentine P. Ananikov опубликована в журнале ACS Catalysis (American Chemical Society).

Ссылка: ACS Catal., 2016, 6, 3637 – 3643.

DOI: 10.1021/acscatal.6b00337

Онлайн версия: http://dx.doi.org/10.1021/acscatal.6b00337


Источник: AnanikovLab




Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Марсианские хроники
Марсианские хроники

Приглашение на вебинар «Комбинация АСМ и оптических методик: новые достижения и приложения»
НТ-МДТ Спектрум Инструментс приглашает Вас принять участие в бесплатном вебинаре «Комбинация АСМ и оптических методик: новые достижения и приложения»

Наносистемы: физика, химия, математика (2019, том 10, № 1)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume10/10-1
Там же можно скачать номер журнала целиком.

XXI Менделеевский съезд по общей и прикладной химии,
Уважаемые коллеги! Приглашаем вас принять участие в работе XXI Менделеевского съезда по общей и прикладной химии, который состоится с 9 по 13 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге и станет одним из основных мероприятий Международного года Периодической таблицы химических элементов, провозглашённого ООН в декабре 2017 г.
Проводится под эгидой Международного союза по теоретической и прикладной химии (IUPAC).

Микроэлементарно, Ватсон: как микроэлементы действуют на организм
Алексей Тиньков
Как на нас воздействуют кадмий, ртуть, цинк, медь и другие элементы таблицы Менделеева рассказал сотрудник кафедры медицинской элементологии РУДН Алексей Тиньков в интервью Indicator.Ru

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2019 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Самые необычные таблицы Менделеева на выставке Международного года Периодической таблицы химических элементов

6-8 февраля в Российской академии наук состоялось торжественное открытие Международного года периодической таблицы химических элементов в России и приуроченная к этому масштабная интерактивная выставка

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.