Учеными ИОХ РАН опубликован обзор, посвященный развитию методологии «одноатомного» катализа в современной химии
Повышение селективности гетерогенных металл-нанесенных катализаторов является одной из приоритетных задач современного катализа. Высокая селективность позволяет увеличить экономическую эффективность каталитического процесса и улучшить его экологичность, минимизируя отходы крупнотоннажных производств и, тем самым, способствуя снижению техногенной нагрузки на окружающую среду.
Принципиальным решением проблемы повышения селективности гетерогенных катализаторов является разработка методов, позволяющих синтезировать каталитические системы с однородными активными центрами. Все большее внимание исследователей привлекает создание «одноатомных» (single-atom catalysts) гетерогенных каталитических систем, активные центры которых состоят из единственного атома активного металла (как правило, благородного). Особый интерес представляют «одноатомные сплавные» катализаторы (single-atom alloy catalysts) в структуре которых атомы активного металла на поверхности биметаллических наночастиц изолированы друг от друга атомами неактивного компонента, так называемого металла-хозяина (host metal). В результате образуется система активных центров, обладающих идентичными адсорбционно-каталитическими характеристиками и высокой термодинамической стабильностью. Такой подход позволяет как достичь высокой селективности каталитической системы, так и сохранить возможность ее регенерации.
В опубликованном обзоре сотрудников Лаборатории катализа нанесенными металлами и их оксидами ИОХ РАН проанализировано развитие методологии «одноатомных» (single-atom) катализаторов от «моноцентровых» (single-site) до «одноатомных сплавных» (single-atom alloy) систем. Подробно рассмотрены вопросы получения и характеризации «одноатомных» катализаторов, а также их использование в ряде ключевых каталитических реакций, включая гидрирование алкиновых соединений. Впервые проанализирована возможность тонкой настройки структуры поверхности «одноатомных сплавных» каталитических систем с помощью адсорбционно-индуцированной сегрегации.
Обзор подготовлен в рамках проекта РНФ №23-13-00301.
Источник:
И.С. Машковский, П.В. Марков, А.В. Рассолов, Е.Д. Патиль, А.Ю. Стахеев Развитие методологии single-atom catalyst в современном катализе // Успехи химии, 2023, 92, RCR5087. DOI: 10.59761/RCR5087