«Ученые разработали новый материал, состоящий из углерода и азота, в котором очень мало микропор. Изготовленный на основе этого материала палладиевый катализатор содержит очень мало “мертвого” металла и демонстрирует рекордную активность в промышленно важных реакциях кросс-сочетания и гидрирования, используемых для производства лекарств, пестицидов и мономеров — важнейших компонентов для изготовления пластмасс», — говорится в сообщении.
Катализатор был разработан группой отечественных химиков под руководством заведующего Лабораторией металлокомплексных и наноразмерных катализаторов Института органической химии РАН (Москва) академика Валентина Ананикова. Он состоит из частиц и атомов палладия, нанесенных на специальную подложку из углеродосодержащего материала и способных ускорять большое число реакций с участием органических соединений.
Как отмечается в сообщении, существующие катализаторы такого рода отличаются низким уровнем активности, что связано с наличием большого числа микропор в углеродном материале, где часто застревают частицы металлов. В результате этого они не контактируют с реагентами и не участвуют в катализе, что ведет к повышенному расходу палладия или требует использования дорогостоящих подложек с малым числом пор и с большой площадью поверхности.
Ученые выяснили, что аналог этих материалов, состоящий из атомов углерода и азота, можно создать с минимальными расходами из так называемых гуминов, органических молекул, которые присутствуют в больших количествах в отходах производства древесного спирта и других реагентов, получаемых из растительного сырья. Гумины сейчас почти не используются промышленниками и выбрасываются вместе с другими отходами.
Ученым удалось подобрать такую методику термической обработки гуминов в комбинации с меламином, азотосодержащей ароматической молекулой, при которой их смесь превращается в идеальный материал для производства палладиевых катализаторов. Его использование позволило ученым уменьшить долю металла в катализаторе примерно в 100 раз при сохранении высокой эффективности, что позволит уже в ближайшем будущем значительно снизить стоимость производства и эксплуатации этих материалов для химической промышленности.