На основе палладия создали высокоэффективные нанокатализаторы

21 фев, 14:20

ТАСС, 21 февраля. Российские химики создали гибридный нанокатализатор на базе палладия и полимеров, который заметно превосходит чистый благородный металл в эффективности, экологичности и долговечности. Об этом пишет пресс-служба Российского научного фонда со ссылкой на научный журнал Molecules.

"Мы показали, что полимерные наночастицы 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 их многократного использования", – рассказал один из авторов работы, доцент Химического института им. Бутлерова (Казань) Владимир Бурилов.

Палладий – это переходный благородный металл из платиновой группы, который широко используется в химической промышленности и в других областях экономики. Чаще всего он используется для производства различных катализаторов, ускоряющих сложные химические реакции с участием водорода или различных органических молекул, а также широко применяется при производстве электроники.

Высокая стоимость этого металла и ограниченность его запасов постоянно вынуждают ученых искать более эффективные варианты катализаторов на его основе, а также искать соединения палладия, способные ускорять самые разные химические реакции. Российские химики выяснили, что эффективность и долговечность катализаторов на базе наночастиц палладия можно резко повысить, если встроить их внутрь дешевых полимерных наночастиц.

Наноупаковка для катализатора
Бурилов и его коллеги пришли к такому выводу при проверке нового подхода по сборке наночастиц, состоящих из двух типов органических молекул, принадлежащих к числу поверхностно-активных веществ. Одно из этих соединений способно активно связываться с ионами и атомами различных металлов, в том числе палладия, а второе необходимо для "сшивания" одиночных молекул первого вещества и их объединения в сферические частицы, сопоставимые по размерам с вирусами.

Для получения подобных наночастиц, как отмечают исследователи, не требуется проведения сложных многоэтапных реакций и дорогостоящих реагентов. По словам химиков, их можно получать в простом водном растворе, добавляя туда одиночные звенья полимеров, соли металлов, а также медь и аскорбиновую кислоту.

Последующие опыты показали, что гибридный полимерный катализатор примерно на порядок быстрее ускорял химические реакции, чем это делали наночастицы из чистого палладия, и при этом он был значительно более долговечным. В частности, уровень его химической активности почти не снизился за пять циклов работы, что не было характерно для катализаторов на базе чистого палладия, чья эффективность быстро падает в результате слипания наночастиц.

Как отмечают ученые, подобным образом можно создавать гибридные катализаторы и на базе других металлов. В ближайшее время Брилов и его коллеги планируют создать первые гибридные наночастицы на их основе, а также проверить работоспособность палладиевых катализаторов при работе в реакторах проточного типа, широко применяемых в химической промышленности.

ТАСС