В ИОХ РАН разработаны уникальные каталитические системы, содержащие неблагородные металлы и золото в ультранизких концентрациях, для проведения процессов селективного окисления

22 августа 2021 г.

Золото – один из первых химических элементов, который стал известен человечеству, но прошло много веков до того, как химики раскрыли уникальные каталитические свойства наноразмерного золота. Сегодня катализ на золоте является отдельным направлением современной химии. Несмотря на широкий спектр применения катализаторов на основе наночастиц золота, особое внимание исследователей направлено на разработку новых подходов к проведению реакций селективного окисления в мягких условиях. Золотые катализаторы делают возможным протекание процессов с использованием атмосферного воздухав роли окислителя, а в качестве единственного побочного продукта образуется вода. Тем не менее, золото остается дорогим благородным металлом, и современные промышленные золотые характеризуются достаточно высоким содержанием активного компонента (> 1 % масс). Мечтой многих химиков-каталитиковостается создание высокоактивных катализаторов с очень низким содержанием благородных металлов или без них, которые бы могли работать в мягких условиях.Но, как правило, снижение содержание активного компонента,к сожалению, неизбежно ведет к падению активности каталитической системы.

Коллектив Лаборатории разработки и исследования полифункциональных катализаторов ИОХ РАН разработал новые каталитические системы на основе наночастиц оксидов железа и меди, допированных золотом в ультранизких концентрациях (0,025-0,1% масс.), и нанесенных на TiO₂ и CeO₂. Разработанные каталитические системы проявили уникальную активность в реакции каталитического аэробного жидкофазного окисления глицерина до карбоновых кислот с использованием воды в качестве растворителя. Высокая окислительная активность полученных систем обусловлена синергетическим эффектом взаимодействия между золотом и оксидом неблагородного металла. Система 0,1%Au/1%FeO_x/CeO₂ оказалась наиболее селективной по отношению к глицериновой кислоте – важному продукту для производства биоразлагаемых пластиков. Активность и селективность этого катализатора (TOF> 800 ч^-1) сопоставимы или даже превышают характеристики каталитических систем на основе благородных металлов.

Источник:

Elena A. Redina, Gennady I. Kapustin, Olga P. Tkachenko, Alexander A.Greish, Leonid M. Kustov. Effect of Ultra-Low Amount of Gold in Oxide-Supported Bimetallic Au-Fe and Au-Cu Catalysts on Liquid-Phase Aerobic Glycerol Oxidation in Water Catal. Sci. Technol. 2021, advance article. DOI: 10.1039/D1CY00674F.