Новости химической науки > Доставка и регенерация катализаторов с помощью MOF

Несмотря на то, что гетерополикислоты представляют собой гомогенные полиоксометаллатные катализаторы с отличной производительностью, выделение этих соединений из реакционной смеси после окончания реакции достаточно сложно, что ограничивает возможность практического применения подобных систем.

Внедрение полиоксометаллата в полость металлоорганической каркасной структуры [metal-organic framework (MOF)] позволило исследователям из Бельгии разработать способ высвобождения и повторного захвата катализатора «по желанию экспериментатора».

Ключом к созданию новой системы является различная растворимость металлоорганических каркасных структур от типа растворителя. Исследователи, работающие под руководством Джонаха Мартенса (Johan Martens) из Университета Лёвена растворяли катализатор, инкапсулированный в клетку, запуская разрушение металлоорганической каркасной структуры и высвобождение гетерополикислоты. На следующем этапе исследователи гексан, с помощью которого осуществлялась повторная самосборка системы катализатор/металлоорганическая каркасная структура, в результате которого образуется твердого вещества синего цвета, которое может быть достаточно легко отделено от реакционной смеси с помощью центрифугирования.

Мартенс отмечает, что в начале работы исследователи потратили много времени на подбор подходящей системы растворителей и были очень рады, когда правильная комбинация была подобрана.

Регенерация и повторное использование катализатора за счет обратимой инкапсуляции катализатора в металлоорганическую-каркасную структуру. (Рисунок из Chem. Sci., 2012, DOI: 10.1039/c2sc01102f)

До настоящего времени самым простым способом регенерации катализаторов подобного типа являлось их необратимое связывание с твердыми носителями, такими как цеолиты, мезопористый оксид кремния или те же металлоорганические каркасные структуры. Однако, такой подход зачастую приводил к понижению активности катализатора и добавлял новые проблемы, например – проблемы, связанные с устойчивостью каталитической системы. Применение металлоорганической каркасной структуры, способной к разрушению и самосборке приводит к тому, что гетерополикислота не связана с каким-то носителем и сохраняет свою каталитическую активность даже при повторном использовании.

Наталия Максимчук (Nataliya Maksimchuk), эксперт по катализу полиоксометаллатами из Института катализа имени Г. К. Борескова Сибирского отделения РАН отмечает, что работа бельгийских химиков касается одной из наиболее важных областей гомогенного катализа и предлагает интересное и необычное решение проблемы регенерации и повторного использования гомогенного катализатора.

Новый метод регенерации катализатора предоставляет новые возможности для применения гетерополикислот в промышленном катализе. Мартенс заявляет, что он уже общался с коллегами, использующими гетерополикислоты в качестве катализатора, чтобы те смогли полностью изучить возможности новой системы в настоящих каталитических процессах, ускоряемых полиоксометаллатами.

Источник: Chem. Sci., 2012, DOI: 10.1039/c2sc01102f

метки статьи: #кинетика и катализ, #молекулярные устройства, #нанотехнологии, #неорганическая химия, #новые материалы