Ученые НИИ химии Университета Лобачевского (ННГУ) создали новые российские катализаторы для получения циклокарбонатов. Эти соединения востребованы в фармакологии, «зеленой» химии, нефтехимии и при производстве литий-ионных аккумуляторов. Технология призвана сделать синтез циклокарбонатов дешевле и проще.
Технология преобразования CO2 в полезные материалы
«Мы освоили переработку CO2 в ценные продукты. Углекислый газ сам по себе не очень опасен, однако его избыток в атмосфере усугубляет парниковый эффект. Наша разработка позволяет превращать CO2 в циклические карбонаты, востребованные как экологичные растворители и компоненты современных аккумуляторов. Превращение требует катализатора, который ускоряет и повышает эффективность процесса, обеспечивая высококачественный продукт с отличным выходом. Мы используем полимерные материалы со специальными каталитическими центрами – своеобразные "каталитические губки" для переработки газа», — пояснила автор исследования Анна Андреевна Головачева.
Высокоэффективные полимерные катализаторы: Принцип работы
Разработка основана на пористых полимерах с ионными группами, выступающими высокоактивными катализаторами. Они позволяют проводить реакцию эпоксидов с CO2 в мягких условиях, существенно снижая требуемое давление и температуру, при этом выход целевых продуктов достигает 80% и выше.
Два типа каталитических материалов
«Используются два вида катализаторов, — объясняет А.А. Головачева. — Первые, полимеризованные ионные жидкости, обладают обилием активных центров. Вторые, сверхсшитые ионные полимеры, имеют гигантскую площадь поверхности (около 500 м²/г), эффективно пропускают большие объемы газа. Первый тип интенсифицирует процесс, второй – делает его более пригодным для потоковых реакций».
Преимущества перед зарубежными аналогами
Традиционные промышленные катализаторы (аммониевые соли, металлокомплексы) часто дороги, экологически рискогенны и требовательны к условиям реакции. Разработанные в ННГУ полимерные аналоги безопаснее, проще в изготовлении и многоразовы, что критично для внедрения технологии в промышленность.
Экологичность и безопасность новых катализаторов
«Безопасность наших катализаторов проявляется в нескольких аспектах, — резюмировала Головачева. — Во-первых, в них нет металлов, способных загрязнять продукты и окружающую среду. Активные центры прочно закреплены в полимерной матрице. Во-вторых, работа не требует строгих условий (инертная среда, абсолютная сухость, высокое давление или температура). Мягкие условия снижают энергопотребление и выбросы CO2, обеспечивая также безопасность операторов».
Перспективы промышленного внедрения
Сейчас коллектив продолжает изучение свойств новых материалов. Следующий шаг – испытания в реальных промышленных условиях. Работа выполнена при поддержке грантов Российского научного фонда и Фонда содействия инновациям.
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ.
Фотография предоставлена пресс-службой ННГУ (фотограф Андрей Скворцов).
Источник: scientificrussia.ru
