Новости химической науки > Настраиваемый катализатор полимеризации

Доноры электронов позволяют перестраивать геометрию катализаторов Циглера-Натта для увеличения их эффективности.

Кристаллы катализатора могут принимать либо одну геометрию (гексагональная, слева), либо две (гексагональную и квадратную планарную, в центре). Полимеры формируются вокруг периметра кристаллов, как это показано на рентгенограмме справа (зеленым обозначена углеродная цепь). (Рисунок из J. Catal. 2008, 257, 81)

В соответствии с новыми исследованиями электронодонорные компоненты коммерческих катализаторов полимеризации Циглера-Натта определяют строение их активного центра. Исследование открывает дорогу к более детальному изучению механизмов ионно-коодинационной полимеризации, что, в свою очередь, может привести к разработке более активных и селективных катализаторов, способных к настройке молекулярных свойств полимеров.

Современные катализаторы Циглера-Натта состоят из тетрахлорида титана, нанесенного на подложку из кристаллитов хлорида магния, они также содержат сокатализаторы из хлорида алюминия и органические электронодонорные соединения. Хотя эти катализаторы и применяются для промышленного получения полиэтилена и полипропилена, некоторые особенности их механизма неясны до сих пор.

Например, исследователи полагают, что электронодоноры могут играть роль в способствовании полимеризации, контролируя геометрию кристаллов MgCl₂. Такое предположение основано на том факте, что несмотря на одинаковый химический состав даже незначительная разница в их структуре часто приводит к изменению их каталитических свойств. До настоящего времени для катализаторов Циглера-Натта не было однозначных свидетельств в пользу реализации соотношения структура-каталитические свойства.

Использование методов микроскопии для слежения за приготовлением катализатора и последующей полимеризацией олефина Нанс Нимантсвердрит (Hans J. W. Niemantsverdriet) с соавторами из Университета Технологии Эйндховен (Нидерланды) получили изображения, позволяющие отследить это соотношение.

Исследователи показали, что полимеризация протекает строго по периметру кристаллов, и то, что природа электронодоноров управляет структурой этих активных сайтов. Например, введение в катализаторы диэфиров приводит к образованию гексагональных кристаллов с гранями типа 110, в то время как сложные эфиры приводят к образованию кристаллов с комбинацией граней 110 и 104, что приводит к уменьшению каталитической активности и увеличению полидисперсности полимера.

Источник: J. Catal. 2008, 257, 81

метки статьи: #кинетика и катализ, #неорганическая химия, #физическая химия, #химия поверхности