Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале ACS Catalysis (прим. – Пресс-служба РНФ).
«Ранее синтез первичных аминов требовал жестких условий - сильного нагрева, высоких давлений и токсичных растворителей. В дополнение к этому, разработка российских ученых оказалась в 30 раз эффективнее и в пять раз избирательнее аналогов, благодаря чему химикам удалось синтезировать целевые продукты без примесей - со 100% чистотой», - говорится в сообщении.
Новый катализатор был разработан группой российских химиков под руководством старшего научного сотрудника Института органической химии РАН (Москва) Елены Рединой совместно с коллегой из Института катализа имени Г.К. Борескова СО РАН (ред. - Пресс-служба РНФ). Он представляет собой набор из наночастиц палладия, которые ученые нанесли на подложку из оксида титана и при этом встроили в их структуру небольшое, но значимое число молекул оксида хрома.
Микрофотографии катализатора Cr2O3/Pd/TiO2, полученные методом просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения c элементным картированием. На микрофотографии видно, что наночастицы палладия, нанесенные на поверхность оксида титана, покрыты «шубой» оксида хрома. Источник: Елена Редина / Институт органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН
Ученым удалось подобрать такую структуру и свойства этого наноструктурированного материала, при которых он взаимодействует с молекулами нитрилов - соединений азота и углеводородных молекул, уже при комнатной температуре и давлении. Эти реакции приводят к присоединению водорода к атомам азота и появлению «хвостика» из аммиака внутри углеводородной цепочки с минимальным образованием различных побочных продуктов реакции.
Как отмечают ученые, ключевой особенностью созданного ими катализатора является его уникальная структура. Обычно при создании наноструктурированных катализаторов частицы палладия и других активных металлов наносят на подложки из оксидов других металлов, что предотвращает «слипание» этих наночастиц. Российские ученые изменили эту процедуру - они сначала покрыли наночастицы оксидом хрома и лишь потом нанесли их на подложку.
Часть коллектива соавторов публикации (слева направо: к.х.н., с.н.с. Игорь Крылов, к.х.н., с.н.с. Роман Новиков и к.х.н., с.н.с. Редина Елена) и ЯМР-спектрометр, на котором проводились исследования катализаторов. Источник: Елена Редина / Институт органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН
Ионы хрома, как обнаружили химики, не только улучшают структуру катализатора, но и усиливают взаимодействия между водородом и палладием, что резко повышает и его эффективность, и его избирательность. Последнее позволяет получать нужные промышленности амины почти без примесей, что существенным образом снижает стоимость и упрощает процесс производства сырья для лекарств, полимеров и красителей, подытожили ученые.
