Ученые делают успехи в области катализаторов фракционного окисления

Оксидные катализаторы, обычно в виде порошков, играют составную роль во множестве химических преобразований, включая очистку сточных вод, сокращение выхлопов и синтез большинства потребительских продуктов.

Более экологичные и эффективные химические процессы могут извлечь выгоду из твердых оксидных катализаторов, которые более разборчивы в реагентах, но их получение является более проблематичным. Теперь ученые из Северозападного университета и Аргоннской Национальной лаборатории разработали прямой и потенциально обобщаемый процесс для создания оксидных катализаторов посредством инкапсулирования частицы в решетчатую пленку, которая блокирует нежелательные реагенты.

Процесс может оказаться полезным в энергетике, особенно в преобразовании биомассы в сахар, а затем в топливо и другие полезные химические вещества.

Результаты исследования опубликованы в издании Nature Chemistry.

Специально для отборного окисления, «способность проведения этих реакций отборным способом открывает двери новым применениям в области экологичной химии и стабильности», отметил доцент химических и биологических разработок Джастин Ноутштейн. „В отличие от текущих процессов, которым могут потребоваться ферменты или драгоценные металлы, наш метод основывается лишь на безопасных инертных оксидах. Это порошки, которые можно держать в руке“.

В ходе тестирования метода ученые сосредоточились на фотокаталитических окислениях, таких как преобразование бензилового спирта в бензилальдегиды. Реакции эти являются общеизвестно неселективными. Ученые покрыли частицы диоксида титана, безопасного белого пигмента, пленкой оксида алюминия толщиной нанометр. Они применили метод синтеза, который позволил создать пленку, изъеденную крошечными отверстиями, которые назвали нанополостями, менее двух нанометров в диаметре каждая.

Такое ситоподобное покрытие позволило лишь наиболее мелким реагентам в смеси проникнуть через отверстия в пленке и вступить в реакцию с оксидом титана, в то время как большие реагенты были заблокированы. Итогом стала повышенная селективность (до 9 к 1) реагентов.

Процесс производился при комнатной температуре и требовал лишь низкомощных источников освещения, в то время как другие катализаторы могут потребовать наличия драгоценных металлов или опасных окислителей.

06.11.2012