ЕЛЕНА РЕДИНА: «Химия – одна из наиболее загадочных наук, в которой и по сей день много вопросов»
Елена Редина – кандидат химических наук, научный сотрудник лаборатории разработки и исследования полифункциональных катализаторов (№14) ИОХ РАН. Научные исследования Елены посвящены созданию новых каталитически активных наноматериалов с широким спектром применения. В настоящее время наблюдается некий разрыв между гетерогенным катализом и органической химией: в промышленных крупнотоннажных процессах гетерогенный катализ используется повсеместно, однако, в тонком органическом синтезе он представлен довольно ограниченным кругом реакций. В своих работах Елена и коллеги пытаются внедрить каталитические методы в органический синтез, создавая новые эффективные каталитические системы, которые могут обеспечить селективное протекание реакций в мягких условиях.
В своей последней работе Елена совместно с аспирантом ИОХ РАН Викановой Ксенией и другими коллегами обнаружили необычный эффект, который получил название «гигантский спилловер водорода». Это явление наблюдается на синтезированной исследователями системе, которая представляет собой наночастицы платины, нанесенные на смешанные церий-циркониевые оксиды:
— Суть обнаруженного эффекта состоит в том, что соотношение Н/Pt при адсорбции водорода на указанной каталитической системе в области температур от -100 до +25°С превышает стехиометрическую величину в 100 раз. Таким образом, при хемосорбции на катализаторе водорода происходит его активация за счет разрыва связи Н-Н, а затем миграция образующихся частиц H* (атомарного водорода или гидрид-иона) с металла на носитель уже при отрицательных температурах. Идея использования эффекта «гигантского спилловера» состоит в том, чтобы перехватывать активированный водород и вовлекать в реакцию низкотемпературного гидрирования. Как следствие обнаруженного эффекта, для разработанных нами каталитических систем наблюдается многократное увеличение активности в низкотемпературных процессах гидрирования альдегидов, кетонов и нитро-соединений. Количественные выходы соответствующих спиртов и аминов наблюдаются при комнатной температуре и атмосферном давлении водорода.
Полученные в ходе работы системы могут найти широкое применение в различных сферах человеческой жизнедеятельности:
— Разработанные нами уникальные наносистемы Pt/CeO2-ZrO2могут быть использованы не только в катализе, но и как материалы для хранения водорода. Тематика водородной энергетики сейчас очень интенсивно развивается и является приоритетным направлением развития науки и технологии РФ.
С каким сложностями Вы столкнулись в ходе настоящего исследования?
— Основная сложность – это понимание механизма происходящего процесса. Когда речь идет о гетерогенном катализе, то это реакции на поверхности, что в сотни раз усложняет их исследование, требует специальных методов и приборов. В своей работе мы пытались понять механизм спилловера. Это очень важно знать для управления селективностью реакции гидрирования. Исследование этого процесса мы продолжаем, но в опубликованной работе мы близки к разгадке. В этом нам помог сам каталитический эксперимент и его исследование методом operando ИК-спектроскопии диффузного отражения, которое провела наш соавтор к.х.н. Ткаченко Ольга Петровна. Кроме того, сложность заключалась и в характеризации полученных наноматериалов, в частности, такие системы очень плохо поддаются исследованию методом электронной микроскопии из-за малого размера частиц нанесенной платины (< 1 нм) и плохого контраста с носителем.
Почему решили связать свою жизнь с химией?
— Для меня всегда были интересны естественные и точные науки — это семейное. Химия – одна из наиболее загадочных наук, в которой и по сей день много вопросов. Однажды я решила, что хочу быть одним из тех, кто будет находить ответы на них.
Какими качествами , на Ваш взгляд, должен обладать современный ученый?
— Прежде всего, ученый должен быть честным. В современном научном мире это качество особенно ценно. Кроме того, наука для ученого должна быть хобби, а не работой, в том смысле, что заниматься исследованиями нужно с удовольствием. В век междисциплинарности важное качество ученого – это широкий кругозор: никогда не угадаешь, откуда придет новая идея.
E. A. Redina, K. V. Vikanova, G. I. Kapustin, I. V. Mishin, O. P. Tkachenko, L. M. Kustov Selective Room‐Temperature Hydrogenation of Carbonyl Compounds under Atmospheric Pressure over Platinum Nanoparticles Supported on Ceria‐Zirconia Mixed Oxide Eur. J. Org. Chem., 2019, 2019(26), 4159-4170, DOI: 10.1002/ejoc.201900215
Справка ИОХ РАН:
Редина Елена Андреевна
Дата рождения: 8.06.1988
Должность, ученая степень: научный сотрудник, к.х.н.
Начало работы в ИОХ РАН: 2010 г.
Научные интересы: гетерогенный катализ, зеленая химия, наночастицы,
биметаллические катализаторы, катализ на золоте