4
Календарь конференций
  • 5 – 6 марта

    II Студенческая конференция по истории искусства на историческом факультете МГУ им. Ломоносова

  • 10 марта – 30 апреля

    Универсиада «Ломоносов» по государственному управлению

  • 30 марта

    Ежегодный Фестиваль школьных средств массовой информации на факультете журналистики МГУ

  • 2 – 5 июля

    ХVI Европейский психологический конгресс

Все конференции
«Университет без границ»
Олимпиады школьников и универсиады в МГУ
Конкурсы на замещение должностей научных и педагогических работников
Мероприятия для школьников и учителей
Гранты Президента РФ
Программы поддержки талантливой молодежи
Единая поисковая система по зарубежным базам данных
11/01/19

Химиками МГУ создан биметаллический катализатор

Сотрудники химического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова в сотрудничестве с коллегами из Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе РАН впервые с помощью метода лазерного электродиспергирования создали биметаллический катализатор на основе никеля и палладия. Полученные таким способом наночастицы катализатора оказались очень близкими по размеру, что позволяет прогнозировать его эффективность. Катализатор уже показал себя в реакции утилизации токсичных хлорорганических веществ. Исследование опубликовано в журнале Pure and Applied Chemistry.

Биметаллические катализаторы широко применяют в различных процессах — гидрирование, дегидрирование, риформинг, гидродеоксигенирование (замена ОН- группы на Н-) и т.д. Одной из задач зеленой химии является создание технологий, позволяющих получать любые востребованные химические вещества из возобновляемого сырья — растительной и животной биомассы. Переработка биомассы с получением высоких выходов продуктов — сложная технология, и в ней тоже ключевую роль могут сыграть биметаллические катализаторы.

Способ получения катализаторов методом лазерного электродиспергирования (ЛЭД) разработали ученые из ФТИ имени А.Ф. Иоффе РАН. С помощью лазерного облучения определенной интенсивности из металлической мишени выбивают маленькие капли металла, которые заряжаются в лазерном пучке и делятся до образования наночастиц, которые попадают на носитель, например, оксид алюминия. Особенность метода в том, что удается получить наночастицы металла в очень узком диапазоне размеров и нанести их на внешнюю поверхность носителя, а также использовать электронные эффекты для повышения каталитической активности. Ранее этим методом биметаллических катализаторов любого состава не получали.

В предыдущих исследованиях сотрудники МГУ показали, что биметаллические катализаторы превосходят по активности традиционные при ультрамалом содержании металла (например, 0,005-0,0005 масс. %). «В катализе важнейшую роль играет эффект синергизма — это когда совместное действие двух компонентов значительно больше, чем сумма их вкладов», — пояснила один из авторов исследования, доктор химических наук, доцент кафедры физической химии химического факультета МГУ Екатерина Локтева. Синергические эффекты часто наблюдаются при действии биметаллических катализаторов, поскольку образуются наноразмерные частицы сплава двух металлов, а, следовательно, новые активные центры в катализе. Один металл, например, «берет на себя» действие дезактивирующих веществ, которые есть в реакционной среде, а другой металл продолжает действовать, не теряя эффективности.

Ученые МГУ проверили активность синтезированного катализатора в реакции гидродехлорирования (замена атома хлора на атом водорода) хлорбензола. Хлорорганические вещества являются ксенобиотиками, они чужды биологическим процессам в живых организмах. Многие из них еще недавно широко применяли в промышленности, например, полихлорированные бифенилы использовали в составе трансформаторных и конденсаторных масел. Однако утилизировать сжиганием хлорированные органические соединения, и особенно полихлорированные, не очень легко (именно поэтому они и служили безопасными в пожарном отношении электротехническими жидкостями). Кроме того, даже при относительно более привлекательном каталитическом окислении продукты реакции способны вновь соединяться с образованием диоксинов, которые нарушают работу гормональной системы человека и животных.

Гидродехлорирование по своей природе лишено этих недостатков: утилизация хлорорганики проходит в восстановительной среде, где диоксины не могут образовываться, и вдобавок, вместо сжигания можно извлечь и далее безопасно использовать органическую основу этих молекул, например, бензол или циклогексан.

Авторы подчеркивают, что им удалось не только продемонстрировать эффективность биметаллического катализатора, но с помощью лазерных технологий создать катализатор с ультрамалым количеством металлов, что позволяет сильно экономить на стоимости катализатора и всего каталитического процесса.