Ученые из Сколтеха, работая в сотрудничестве с коллегами из других институтов, разработали инновационный катализатор на основе углерода и палладия, полученный из переработанных растительных отходов. Этот катализатор пригоден для производства лекарственных препаратов, пестицидов и пластика, а также позволяет сократить потребление палладия до 99%. Отсутствие пор в структуре катализатора, которые обычно снижают активность палладия, обеспечивает снижение расхода этого ценного металла примерно в 100 раз по сравнению с применяемыми в промышленности катализаторами. Разработка стала возможной благодаря участию специалистов из Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН, Южно-Российского государственного политехнического университета и других российских научных организаций. Результаты исследования опубликованы в научном журнале ChemSusChem.
В Сколтехе сообщили, что причиной является высокое содержание азота новый материал позволяет прочно удерживать на поверхности активные наночастицы и атомы палладия. Такой катализатор содержит очень мало «мертвого» металла (застрявшего в микропорах и недоступного химическим реагентам) и демонстрирует рекордную активность в промышленно важных реакциях кросс-сочетания и гидрирования, используемых для производства лекарств, пестицидов и мономеров.
Эксперты отметили, что применение нового катализатора позволит снизить себестоимость производства ряда синтетических соединений и сократить их загрязнение токсичным палладием, что особенно важно для фармацевтической отрасли.
В качестве исходного материала для создания нового катализатора используются так называемые гумины, образующиеся в больших объемах на химических предприятиях при производстве древесного спирта, фурфурола и других продуктов из растительного сырья, эти отходы обладают высоким содержанием углерода и уникальными свойствами, что позволило получить новый углеродный материал с повышенным содержанием азота. В Сколтехе подчеркнули, что эффективность разработанного катализатора в ходе исследований оказалась выше, чем у большинства известных аналогов Pd/C, производство осуществляется на основе переработанных растительных отходов.
Главный научный сотрудник центра Энергетических технологий рассказал корреспонденту «Научной России» о текущей деятельности и перспективах развития ( CEST) Выпускник Сколтеха, доктор химических наук и профессор РАН Виктор Михайлович Чернышев.
«Наши дальнейшие планы включают изучение возможностей создания катализаторов на основе гуминов и других металлов (платины, рутения, никеля и др.) с использованием допирующих добавок, содержащих фосфор, бор, серу и другие элементы. Также планируется исследование их эффективности в катализе различных органических реакций и в электрокатализе. В ходе исследования возникли научные трудности, связанные с необходимостью объяснения механизма влияния пористой структуры материала и его элементного состава на каталитическую активность. В организационном плане потребовалось проведение исследований на дорогостоящем научном оборудовании и координация работы ученых из разных организаций».
Новость создана при содействии Министерства науки и высшего образования РФ