Ученые Сколтеха совместно с коллегами из Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН, Южно-Российского государственного политехнического университета и других российских научных центров разработали инновационный катализатор на основе углерода и палладия. Его уникальность заключается в использовании переработанных растительных отходов. Этот прорывной материал предназначен для производства лекарств, пестицидов и пластика и позволяет сократить расход палладия на впечатляющие 99%.
Революционный подход к экономии драгоценного металла
Ключевое преимущество нового катализатора — отсутствие микропор, которые обычно снижают активность палладия. Благодаря этому расход драгоценного металла уменьшается примерно в 100 раз по сравнению с существующими промышленными аналогами. Высокое содержание азота в материале обеспечивает прочное удержание активных наночастиц и атомов палладия на поверхности.
Рекордная эффективность и экологические преимущества
Катализатор демонстрирует рекордную активность в критически важных промышленных реакциях кросс-сочетания и гидрирования, используемых для синтеза лекарств, пестицидов и мономеров пластика. Он содержит минимум "мертвого" металла, недоступного для реакций. Специалисты подчеркивают, что его применение значительно удешевит производство синтетических веществ и снизит их загрязнение токсичным палладием, что особенно важно для фармацевтической отрасли.
Умное использование отходов: основа для инновации
Сырьем послужили гумины — отходы химических заводов, перерабатывающих растительное сырье. Их высокое содержание углерода и специфические свойства позволили создать уникальный азотсодержащий углеродный материал. Эффективность полученного катализатора в исследованных реакциях превзошла большинство известных аналогов Pd/C, также производимых из отходов.
Перспективы развития технологии
Профессор РАН Виктор Михайлович Чернышев, главный научный сотрудник центра Энергетических технологий (CEST) Сколтеха, обозначил дальнейшие шаги: «Наши планы включают исследование возможностей создания катализаторов из гуминов с другими металлами — платиной, рутением, никелем и др. — с применением допирующих добавок (фосфор, бор, сера). Мы планируем изучить их в катализе различных органических реакций и в электрокатализе». Он также отметил научные сложности, связанные с объяснением механизма влияния пористой структуры и элементного состава на каталитическую активность.
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
