Ученые Центра компетенций Национальной технологический инициативы "Водород как основа низкоуглеродной экономики" на базе Института катализа СО РАН исследовали использование низших спиртов для реакций переноса водорода. Они раскрыли механизм их влияния на состояние активных центров никелевых металлических катализаторов.
Полученные данные принципиально важны для понимания допустимых границ применения катализаторов реакций переноса водорода и разработки соответствующих технологий запасания и транспортировки этого газа.
Спирты часто рассматривают как перспективные доноры водорода. Их активность неоднократно доказана, они просты в обращении и, в отличие от газообразного водорода, безопасны для транспортировки. Дополнительным преимуществом является возможность получения спиртов из растительной биомассы, что делает процесс экологически чистым.
Для извлечения водорода из спиртов можно использовать дешевые никелевые катализаторы. Однако они могут терять свою активность под действием реакционной среды и условий процесса. Ученые Института катализа СО РАН раскрыли универсальный механизм, в соответствии с которым первичные спирты, такие как метанол, этанол и 1-пропанол, отравляют катализатор. В то же время с вторичным спиртом, например 2-пропанолом, процесс протекает эффективно.
Научный сотрудник отдела физико-химических методов исследования на атомно-молекулярном уровне Института катализа СО РАН, кандидат химических наук Николай Нестеров рассказал, что первичные спирты с никелевыми катализаторами не работают. От них отделяется молекула монооксида углерода, из-за чего катализатор деактивируется. Вторичные спирты, а именно 2-пропанол, позволяют проводить реакцию переноса водорода и, следовательно, процесс гидрирования. Эти данные важны с точки зрения использования спиртов как источника водорода для проведения реакций.
Ученый также отметил, что при работе с первичными спиртами никелевые катализаторы претерпевают фазовые превращения. Формируется фаза карбида никеля, а также значительно увеличивается размер каталитически активных частиц металлического никеля, что практически полностью деактивирует катализатор. Работа с вторичными спиртами не приводит к перестройке никелевого катализатора, и он сохраняет свою активность в ходе процесса.
Эта работа стала ярким примером синергизма идей и знаний специалистов из областей органической химии, катализа и физических методов исследования.
Источник: ТГКО.РУ