В Нижнем Новгороде учёные НИИ химии Университета Лобачевского разработали катализаторы, которые могут упростить и удешевить производство циклокарбонатов — соединений, востребованных в нефтехимии, зелёной химии, фармацевтике, а также при выпуске литий-ионных батарей. Новая технология, по словам разработчиков, способна сделать процесс синтеза более быстрым, энергоэффективным и безопасным.
Младший научный сотрудник лаборатории инженерной химии Анна Головачева отметила, что циклокарбонаты находят применение в производстве растворителей, электролитов для аккумуляторов, топливных присадок, агрохимикатов, лекарственных препаратов и поликарбонатов. Их синтез во многом зависит от катализаторов, и пористые полимеры с ионными группами способны существенно повысить его эффективность.
Один из промышленных способов получения таких соединений основан на реакции эпоксидных соединений с углекислым газом. При этом катализатор должен обеспечить «мягкие» условия процесса — снизить температуру и давление, увеличить выход готового продукта. Пористые ионные полимеры, созданные в университете, можно быстро синтезировать и использовать многократно, что облегчает их внедрение в промышленный цикл.
В промышленной практике для этой реакции традиционно применяются четвертичные аммониевые соли, двойные металлоцианидные катализаторы и комплексы цинка. Металлоорганические соединения, хотя и отличаются высокой активностью и селективностью, чаще используются в лабораториях из-за высокой стоимости, чувствительности к условиям и потенциальной экологической опасности. Разработанные в ННГУ катализаторы, по словам Анны Головачевой, являются более безопасной альтернативой: просты в синтезе, позволяют снизить энергозатраты, а выход продукта достигает не менее 80 %.
Учёные предложили рецептуру полимерных катализаторов заданной структуры, обеспечивающей высокую каталитическую активность. Сейчас продолжается изучение их физико-химических свойств, а следующим этапом станет проверка работы технологии в условиях реального производства.
Промежуточные результаты исследования опубликованы в международном журнале Industrial & Engineering Chemistry Research. Проект выполняется при поддержке Российского научного фонда (№ 24-79-10144) и Фонда содействия инновациям, а также в рамках федеральной программы «Приоритет-2030».