Новости химической науки > Комплекс рутения конвертирует углекислый газ в метанол

Применение ископаемого топлива приводит не только к их истощению, но и высвобождению углекислого газа. В принципе, обе эти проблемы могут быть минимизированы, если удастся разработать способ использования CO₂ в качестве источника углерода для производства топлива и химического сырья.

В настоящее время уже разработаны различные подходы к каталитической конверсии CO₂ в метанол (CH₃OH). Исследователи из Германии предлагают новый способ проводить реакцию конверсии CO₂ в растворе с помощью гомогенного катализатора.

Метанол и получаемые из него продукты могут использоваться не только в качестве моторного топлива, но и в качестве сырья для химической промышленности. Обычный промышленный процесс производства метанола основан на конверсии синтез-газа – смеси водорода и моноксида углерода. Для получения метанола из синтез-газа необходимы крайне высокие давление и температура, а также гетерогенный катализатор, эффективность которого определяется площадью соприкосновения с участниками реакции.

Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., 2012б DOI: 10.1002/anie.201202320

Несмотря на то, что к настоящему времени существует уже достаточное количество методов конверсии CO₂ в метанол, одной из главных проблем их оптимизации является не только поиск наиболее эффективного способа активации стабильной молекулы CO₂, но и создание катализатора, обеспечивающего многостадийное образование метанола – строительный блок С1 является одним из наиболее «капризных» для лабораторного и промышленного синтеза.

Исследователи из Рейнско-Вестфальского технического университета Ахена разработали новый подход к получению метанола с помощью гидрирования CO₂ молекулярным водородом – в то время как большинство методов превращения углекислого газа в метанол основано на использовании гетерогенных катализаторов, было решено использовать гомогенный катализ. Известно, что для гомогенных каталитических реакций, как правило, требуются более мягкие условия, гомогенные катализаторы отличаются более высокой селективностью.

Несмотря на очевидные преимущества, о существовании металлокомплекса, который мог бы выступать в роли гомогенного катализатора конверсии CO₂, до настоящего времени не сообщалось. Исследователям из группы Юргена Кланкермайера (Jürgen Klankermayer) и Вальтера Ляйтнера (Walter Leitner) удалось создать фосфиновый комплекс рутения – гомогенный катализатор гидрирования CO₂.

Катализатор можно растворить в органическом растворителе (в простейшем случае – в метаноле) и помещен в автоклав, в котором нагнетается давление углекислого газа и водорода. Катализатор способствует взаимодействию трех молей водорода и одного моля CO₂ и образованию метанола и воды. В настоящее время Кланкермайер и Ляйтнер изучают механизм обнаруженной каталитической реакции, надеясь, что информация о механизме позволит оптимизировать процесс.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed., 2012б DOI: 10.1002/anie.201202320

метки статьи: #вопросы экологии, #кинетика и катализ, #органическая химия, #химическая технология