Investment Group Of Marketing
IMG
(St. Petersburg, RUSSIA)
2002-2010 Your Web Site Corporation. All rights reserved.
НОВОСТИ
Инвестиционно-Маркетинговая Группа
Новый дизайн поверхности катализатора окисления
03.08.2010 г.
Исследователи из Китая разработали новый твердый катализатор, который может способствовать селективному окислению моноксида углерода до диоксида в присутствии водорода.
Новый катализатор может найти применение в водородных топливных ячейках, поскольку даже незначительная примесь СО в топливе может стать каталитическим ядом для платиновых электродов топливных ячеек.
Стабильные наноостровки оксида железа(II) располагаются на поверхности платины. Угарный газ окисляется на координационно-ненасыщенных атомах железа, расположенных на границах этих островков. (Рисунок из Science, 2010, DOI: 10.1126/science.1188267)
Давно известно, что катализаторы на основе координационно-ненасыщенных атомов железа играют важную роль как в гомогенном металлокомплексном, так и в ферментативном катализе реакций окисления. В таких системах координационно-ненасыщенный атом железа стабилизируется либо за счет лиганда, либо за счет белков. Исследователи давно предполагали, что координационно-ненасыщенные атомы железа могут оказаться полезными и для разработки гетерогенных катализаторов, однако до настоящего времени возникали сложности в получении твердофазных катализаторов такого типа.
Исследователи из Китая предварительно изучили возможность получения твердофазных катализаторов с координационно-ненасыщенными атомами железа теоретически, результаты расчетов позволили им разработать практический подход для непростого получения таких катализаторов.
Новый катализатор был получен за счет создания «наноостровков» оксида железа(II), размер которых составлял 3-5 нм напылением железа на поверхность платины в присутствии кислорода. В обычных условиях железо окисляется до трехвалентного состояния, однако прочные силы адгезии между оксидом железа(II) и поверхностью платины приводят к возникновению такого явления, как поверхностная локализация («interface confinement»), которое и стабилизирует FeO.
Исследователи продемонстрировали, что края наноостровков содержат координационно ненасыщенные атомы железа, которые способствуют диссоциации молекулярного кислорода на атомы. Моноксид углерода адсорбируется поверхностью платины и окисляется на координационно ненасыщенных атомах железа.
Исследователи продемонстрировали, что новая система может способствовать селективному окислению моноксида углерода в присутствии водорода, такая избирательность нового катализатора может оказаться очень полезной для предотвращения отравления платиновых электродов водородных топливных ячеек моноксидом углерода.
Работавший над проектом Синь Бао (Xinhe Bao) из Института Химической Физики в Даляне отмечает, что исследователям удалось разработать относительно простую концепцию для получения координационно-ненасыщенных атомов металла на твердой подложке, он полагает, что новый способ позволит получить новые катализаторы, которые могут оказаться полезными для других реакций.
Ренальд Шауб (Renald Schaub), специалист по химии поверхности из Университета св. Андрея отмечает, что большая часть разработанных в настоящее время катализаторов разработана без глубокого понимания процессов, лежащих в их активности, добавляя, что лишь недавно начались систематические работы по изучению влияния строения твердотельного катализатора на его каталитическую активность, селективность и стабильность. Шауб заявляет, что исследование китайских коллег является замечательным примером таких работ и показывает, как можно осмысленно подходить к созданию новых гетерогенных катализаторов.
Источники:
1. Science, 2010, DOI: 10.1126/science.1188267
2. http://www.chemport.ru/datenews.php?news=2111
Оксид графена – теперь и катализатор
03.08.2010 г.
Оксид графена, представитель семейства материалов, появившихся благодаря получению в 2004 году графена – двумерной аллотропной модификации углерода, как оказалось, отличается каталитической активностью.
Было обнаружено, что оксид графена ускоряет реакции окисления спиртов и алкенов, а также гидратирования алкинов. Полученные результаты позволяют говорить о том, что потенциальные области применения графена и его производных не будут ограничены лишь электроникой и нанотехнологиями.
Схема окисления спирта (фоном является изображение листов оксида графена, полученное с помощью атомно-силового микроскопа). (Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201002160)
Хотя оксид графена представляет собой интермедиат, образующийся при получении графена рядом обычных методов, химики обладают сравнительно незначительной информацией о химических свойствах оксида графена. Химик-органик Кристофер Билавски (Christopher W. Bielawski) из Университета Техаса предположил, что благодаря своему строению и доступности кислорода оксид графена должен являться сильным окислителем, который может быть интересен научному сообществу химиков-синтетиков.
Исследователи из группы Билавски экспериментально подтвердили высокую активность оксида графена как окислителя. Используя кислород, взятый при умеренном давлении и температуре, исследователям удалось использовать оксид графена в качестве катализатора получения кетонов и альдегидов из соответствующих спиртов, алкинов и олефинов. Билавски отмечает, что поскольку достаточно сложно остановить окисление первичных спиртов на стадии селективного образования альдегидов (обычно происходит дальнейшее окисление альдегида до карбоновой кислоты), окисление на оксиде графена может стать полезным инструментом для химика-синтетика.
Специалист по свойствам оксида графена из Северо-западного университета Сясинь Хуанг (Jiaxing Huang) добавляет, что, поскольку оксид графена представляет собой поверхностно-активное вещество, новые каталитические системы могут быть реализованы и для двухфазных систем вода-масло.
Данг Шенг Су (Dang Sheng Su) из Института Фрица Габера Общества Макса Планка (Германия) отмечает, что работа исследователей из Техаса органично вписывается в существующие тенденции использования углеродсодержащих материалов для замены переходных металлов в каталитических процессах. Ранее сам Су показал, что углеродные нанотрубки с модифицированной поверхностью могут применяться для дегидрирования н-бутана, при этом Су заявляет, что разработанная им технология пока еще является более экологически безопасной, чем окисление на поверхности оксида графена.
Источники:
1. Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201002160
2. http://www.chemport.ru/datenews.php?news=2162
НОВОСТИ
Наука
Техника
Информационные технлогии
Биотехнологии
Нанотхнологии
Физико-химия материалов
Транспорт
Туризм
Физико-химия материалов
