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

Описан самый активный гетерогенный катализатор

Ключевые слова:  ИОХ РАН, катализ, машинное обучение, наночастицы, нейронные сети, органическая химия

Опубликовал(а):  Александра

25 марта 2022

В исследовании сотрудников ИОХ РАН впервые показана беспрецедентная активность палладиевого катализатора, нанесенного на углерод (Pd/C). Комплексное применение электронной микроскопии, машинного обучения и экспериментального каталитического исследования дает начало новой концепции полностью определенных гетерогенных катализаторов - Totally Defined Catalysis (doi: 10.1021/jacs.2c01283).

Палладиевые катализаторы широко востребованы в промышленности для синтеза различных органических соединений, в первую очередь фарм-препаратов. Удобством гетерогенных нано-катализаторов является простота их использования и легкость отделения от реакционной массы по окончании процесса. Однако наряду с этими преимуществами такие катализаторы уступают в активности гомогенным, то есть полностью растворимым. Поэтому внимание многих научных групп сфокусировано на разработке гетерогенного катализатора, не уступающего активностью гомогенному. Основной сложностью для изучения таких катализаторов является их неоднородность в микро- и наномасштабе. Если гомогенные катализаторы представляют собой конкретное химическое соединение, которое несложно описать, то гетерогенные являются сложной комбинацией различных наночастиц на развитой поверхности носителя.

В исследовании сотрудников Института органической химии им. Н.Д. Зелинского (ИОХ РАН) при помощи специального устройства – наноманипулятора проводился захват и изолирование от общей массы индивидуальных частиц катализатора, размером от 500 нм (Рисунок). Несмотря на такой небольшой размер на поверхности частицы присутствуют тысячи наночастиц палладия. Достоверно идентифицировать и подсчитать все наночастицы удалось с помощью нейронных сетей. Это позволило исследователям посчитать все наночастицы и определить их взаимное расположение.

Каждая полностью описанная частица Pd/C была исследована на активность в химической реакции кросс-сочетания Сузуки-Мияуры. Для количественной оценки активности катализатора применялся метод масс-спектрометрии высокого разрешения с мечеными соединениями продукта реакции в качестве стандарта. Оказалось, что индивидуальные частицы гетерогенного катализатора обладают крайне высокой активностью, соизмеримой с активностью гомогенного. Каждый атом палладия, введенный в реакционную систему, произвел около миллиарда каталитических циклов, что является абсолютным рекордом для таких систем на сегодняшний день. Такая высокая активность индивидуальных частиц катализатора объясняется полной доступностью всех наночастиц частицы Pd/C для реакции и минимизацией путей деактивации катализатора, а именно избежание взаимодействия частиц палладия друг с другом с последующей потерей активности.

Комбинация электронной микроскопии, машинного обучения и экспериментального исследования в каталитическом процессе позволило провести недоступное ранее полное описание гетерогенного катализатора. Можно ожидать, что гетерогенные катализаторы будущего будут представлять собой полностью охарактеризованные микрочастицы с заведомо известной высокой активностью. Данная работа впервые открывает концепцию полностью определенного катализатора (Totally Defined Catalysis) для практики.

Работа выполнена в лаборатории В.Ананикова и опубликована в журнале Американского химического общества (Journal of the American Chemical Society).


Ссылка:

Eremin D.B., Galushko A.S., Boiko D.A., Pentsak E.O., Chistyakov I.V., Ananikov V.P. «Toward Totally Defined Nanocatalysis: Deep Learning Reveals the Extraordinary Activity of Single Pd/C Particles», J. Am. Chen. Soc., 2022. doi: 10.1021/jacs.2c01283

https://doi.org/10.1021/jacs.2c01283


Источник: Lab web-site




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

 

Платиновые наношарики
Платиновые наношарики

Биоразлагаемые полимеры
6 мая 2022 г. в 10:00 мск. через Zoom (в дистанционном формате) состоится лекция "Полимерные материалы. Биоразлагаемые полимеры" д.х.н., проф., зам. декана химического факультета МГУ С.С.Карлова.

Жизненный цикл полимерных материалов
5 мая 2022 г. в 15:00 мск. через Zoom (в дистанционном формате) состоится лекция "Жизненный цикл полимерных материалов" члена - корреспондента РАН, профессора, доктора химических наук, заведующего кафедрой высокомолекулярных соединений химического факультета МГУ А.А.Ярославова.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Насадка на фотокамеру из метаматериала как компактный поляриметр. Напечатанные на принтере композиты из нанокристаллов целлюлозы и эпоксидной смолы по прочности подобны перламутру. Дилемма “поле или частота” в магнитной гипертермии. Коллоидный аптасенсор на основе SERS для определения коронавируса SARS-CoV-2. Украшение из иттрия сберегает водород.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2022 году
коллектив авторов
24 - 27 мая пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Пятилетка Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!": что было и что может быть в будущем
Е.А.Гудилин , А.А.Семенова
Уже более 15 лет живет и развивается Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в будущее!". За всю историю Олимпиады было предложено много инновационных решений, охват олимпиадой составил более 50 000 участников по всей Российской Федерации и странам ближнего зарубежья. В статье приводятся статистические данные по Олимпиаде и возможные пути ее дальнейшего развития.

Жизненный цикл материалов
Коллектив авторов
В рамках Научно – Образовательной Школы МГУ “Будущее планеты и глобальные изменения окружающей среды” с 8 февраля 2022 года и до 31 марта 2022 года факультет наук о материалах и химический факультет МГУ начинают чтение уникального курса "Жизненный цикл материалов".

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
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.