Комплексы платины(IV) с неорганическими оксо-лигандами: образование, строение и приложения для катализа.

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 21-73-10038

НазваниеКомплексы платины(IV) с неорганическими оксо-лигандами: образование, строение и приложения для катализа.

Руководитель Васильченко Данила Борисович, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химии им. А.В.Николаева Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл

Конкурс №61 - Конкурс 2021 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-403 - Гомогенный катализ и гетерогенный катализ

Ключевые слова платина, карбонатокомплексы, сульфатокомплексы, гетерогенный катализ, фотокатализ, водородная энергетика, окисление CO

Код ГРНТИ31.17.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Присущая платине уникальная каталитическая активность по отношению к самым разнообразным классам реакций, а также высокая коррозионная стойкость обуславливают неугасаемый интерес к разработке на базе этого металла различных функциональных материалов – катализаторов, покрытий, сенсоров и др. Как показывает множество исследований, функциональные свойства таких материалов зачастую (а иногда и в превалирующей мере) определяются соединением предшественником. Так, активность гетерогенных катализаторов задаётся морфологией и дисперсностью частиц платины, которые в свою очередь во многом зависят от соединения, которое было использовано на стадии нанесения и условиями, в которых оно находится; качество гальванических покрытий определяется химической формой платины, доминирующей в электролите и из которой фактически происходит процесс образование атомов металла. Таким образом, исследование химических форм в которых платина находится в растворах, представляющих интерес для создания разного рода материалов, является необходимым этапом с точки зрения обдуманного их применения и получения предсказуемых результатов. Основная цель настоящего проекта заключается в получении комплексной информации о формах существования платины(IV) в растворах серной кислоты и карбонатов щелочных металлов для создания научных основ использования таких растворов в качестве предшественников для приготовления катализаторов различных процессов. В обзоре литературы показано, что в настоящее время, как сульфатные, так и карбонатные комплексы c полностью кислородным окружением {PtO6} являются «белым пятном» на карте химии соединений четырехвалентной платины, и были обнаружены нами в ходе предшествующей работы, посвященной нитратокомплексам платины (РНФ 18-73-00054). Практический же интерес к таким системам закономерно вытекает из возможности их применения для создания и модернизации гетерогенных катализаторов PtOx/носитель, уже зарекомендовавших себя как высокоактивные катализаторы для процессов гидрирования (10.1021/acsami.8b06815), окисления CO (10.1038/s41467-019-11856-9), электро- (10.1039/C7TA09990H) и фотокаталитического (10.1021/acsami.0c14361) получения водорода. Как показывают наши предварительные результаты, контролируемый гидролиз карбонатных и сульфатных комплексов платины(IV), может служить удобным методом осаждения на поверхность различных носителей платины в форме высокодисперсного гидратированного диоксида (PtO2·xH2O) в мягких условиях. В настоящей работе, на основе полученных данных о составе и поведении карбонатных и сернокислых растворов гидроксида платины(IV), планируется разработать методы приготовления ряда новых катализаторов PtO2/носитель для процессов фотогенерации водорода, селективного разложения гидразин-гидрата с образованием водорода и окисления CO. На ряду с решением этой задачи, получение сведений о строении и реакционной способности карбонатных и сульфатных комплексов платины(IV) имеет особую актуальность в свете того, что они могут выступать в качестве ключевых активных частиц в практически востребованных процессах: окисление угарного газа (Pt-CO3;10.1038/ncomms9675) и селективная активация метана (Pt-SO4; 10.1021/jacs.6b05167). В связи с этим, второй, не менее важной задачей проекта является получение индивидуальных сульфато- и карбонатокомплексов платины, исследование их структуры (в твердой фазе и растворах) и свойств. Такая комбинированная направленность проекта - от исследования химических форм в растворе, к получению новых материалов, также составляет новизну и особенность проекта.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Васильченко Д.Б. Platinum (IV) Complexes with Oxoanionic Ligands as Efficient Precursors for Catalytic Materials 6th International Conference on Catalysis and Chemical Engineering (CCE-2022), С. 66 (год публикации - 2022)

2. Топчиян П.А., Комаровских А.Ю., Юшина И.В., Комаров В.Ю., Васильченко Д.Б., Коренев С.В. Photoinduced transformation of (Bu4N)2[Pt(NO3)6] complex in the solid state Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, Т. 427, С.113788 (год публикации - 2022)
10.1016/j.jphotochem.2022.113788

3. Васильченко Д.Б., Бердюгин С.Н., Комаров В.Ю., Шевень Д.Г., Колесов Б.А., Филатов Е.Ю., Ткачев С.В. Hydrolysis of [PtCl6]2− in Concentrated NaOH Solutions Inorganic Chemistry, 61 (15), 5926–5942 (год публикации - 2022)
10.1021/acs.inorgchem.2c00414

4. Васильченко Д.Б., Комаров В.Ю., Ткачев С.В., Плюснин П.Е., Филатов Е.Ю. ОБРАЗОВАНИЕ ТЕТРАХЛОРИДА ПЛАТИНЫ ИЗ ГЕКСАХЛОРОПЛАТИНАТОВ(IV) Журнал неорганической химии, том 67, № 12, с. 1707–1716 (год публикации - 2022)

5. Ткаченко П.А., Волчек В.В., Куренкова А.Ю., Герасимов Е.Ю., Поповецкий П.C., Асанов И.П., Юшина И.В., Козлова Е.А, Васильченко Д.Б. Photocatalytic H2 generation from ethanol and glucose aqueous solutions by PtOx/TiO2 composites International Journal of Hydrogen Energy (год публикации - 2022)
10.1016/j.ijhydene.2022.11.265

6. Васильченко Д.Б., Ткачев С.В., Ткаченко П.А., Бердюгин С.Н., Поповецкий П.С., Герасимов Е.Ю., Журенок А.В., Козлова Е.А. Platinum(IV) Carbonato Complexes: Formation via the Addition of CO2 to the [Pt(OH)6]2– Anion and Generation of Platinum(IV) Oxide Nanoparticles for the Preparation of Catalysts Inorganic Chemistry, Vol. 62. – № 24. – P. 9732-9748. (год публикации - 2023)
10.1021/acs.inorgchem.3c01320

7. Ткаченко П.А., Васильченко Д.Б. Карбонаты платины(IV) – предшественники для приготовления катализаторов селективного разложения гидразина "ВОДОРОД КАК ОСНОВА НИЗКОУГЛЕРОДНОЙ ЭКОНОМИКИ" Школа-конференция Центра компетенций НТИ, Сборник тезисов, Новосибирск : Институт катализа СО РАН, 2023., "ВОДОРОД КАК ОСНОВА НИЗКОУГЛЕРОДНОЙ ЭКОНОМИКИ" Школа-конференция Центра компетенций НТИ, Сборник тезисов, Новосибирск : Институт катализа СО РАН, 2023., С.53 (год публикации - 2023)

8. Топчиян П.А., Куратьева Н.В., Васильченко Д.Б. НИТРАТОКОМПЛЕКСЫ ПЛАТИНЫ(IV) С КАТИОНАМИ ЦЕЗИЯ Журнал структурной химии, Журнал структурной химии. 2023. Т.64. №12. 119510. (год публикации - 2023)
10.1134/S0022476623120090

9. Васильченко Д.Б., Ткаченко П.А., Ткачев С.В., Поповецкий П.С., Комаров В.Ю., Асанова Т.И., Асанов И.П., Филатов Е.Ю., Максимовский Е.А., Герасимов Е.Ю., Журенок А.В., Козлова Е.А. Sulfuric Acid Solutions of [Pt(OH)4(H2O)2]: A Platinum Speciation Survey and Hydrated Pt(IV) Oxide Formation for Practical Use Inorganic Chemistry, 61, 25, 9667–9684 (год публикации - 2022)
10.1021/acs.inorgchem.2c01134

Публикации