Новости химической науки > Полиоксометаллат в металлоорганических каркасах

Химикам из США удалось увеличить эффективность катализатора, применяющегося для очистки воздуха от токсичных или дурно пахнущих химических веществ.

Исследователям удалось внедрить полиоксометаллатный катализатор в поры кристаллической металлоорганической каркасной структуры [crystalline metal-organic framework (MOF)]. Полиоксометаллатный катализатор, эффективность которого в результате этой трансформации увеличилась, может применяться для очистки воздуха от примесей, включая промышленные выбросы и боевые отравляющие вещества.

Каталитическая активность полиоксометаллата, размещающегося в порах металлоорганической каркасной структуры значительно увеличивается. (Рисунок из J. Am. Chem. Soc., 2011, DOI: 10.1021/ja203695h)

Одним из наиболее эффективных методов очистки воздуха от токсичных или неприятных примесей является их окисление. Для упрощения и удешевления процесса очистки исследователи пытаются разработать метод, в котором окисление осуществлялось бы кислородом воздуха в мягких условиях, однако лишь небольшое количество катализаторов может обеспечить приемлемую скорость окисления в таких условиях.

Полиокмсометаллаты [polyoxometalates (POM)] представляют собой многообещающие катализаторы, одной причиной этого является то, что представляя собой неорганические соединения, они достаточно устойчивы в процессах окислительного разложения. Однако для регенерации этих катализаторов и их повторного использования необходима их иммобилизация на твердом носителе. Однако, такая операция достаточно сложна для практической реализации и часто приводит к понижению каталитической активности полиоксометаллата.

Крег Хилл (Craig Hill) из Университета Эмори (Атланта, Джорджия) смогли добиться такой иммобилизации полиоксометаллата, при которой каталитическая активность полиоксометаллатов не только не уменьшается, но и увеличивается. Исследователи использовали полиоксометаллат, в котором центральный атом окружен 12 атомами металла, которые, в свою очередь, связаны с 40 атомами кислорода. В присутствии полиоксометаллата была синтезирована металлокаркасная структура, получившая обозначение MOF-199, при этом анионный центр полиоксометаллата занимает половину объема пор MOF-199, а противоионы – вторую половину объема.

Исследователи из группы Хилла обнаружили, что комбинация полиоксометаллата и металлоорганической каркасной структуры увеличивает стабильность обоих компонентов по отношению к воде. Более того, было обнаружено, что комбинация POM/MOF проявляет отличные каталитические свойства в реакции окисления тиолов.

Наталья Максимчук (Nataliya Maksimchuk), специалист из Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН отмечает, работа Хилла не является первой статьей, описывающей иммобилизацию полиоксометпаллатов на базе металлоорганических каркасов, однако при этом Хиллу удалось получить исключительно хорошие результаты. Она добавляет, что, хотя еще возможны некоторые препятствия на пути к практическому применению нового метода, работу уже можно считать прорывным результатам в области полиоксометаллатного катализа.

Источник: J. Am. Chem. Soc., 2011, DOI: 10.1021/ja203695h

метки статьи: #кинетика и катализ, #неорганическая химия, #новые материалы, #химия полимеров, #элементоорганическая химия