​Ученые Томского политехнического университета предложили использовать катализаторы на основе наночастиц серебра в процессах жидкофазного окисления спиртов. Это позволит сделать процесс окисления спиртов более экологичным и экономически выгодным, по сравнению с более традиционным высокотемпературным газофазным окислением или токсичными реагентами.

В статье, опубликованной в журнале Fuel (IF: 4.908; Q1), исследователи доказывают возможность использования таких катализаторов на основе серебра на примере окисления октанола и бетулина. Производные этих веществ являются ценными продуктами для химической, фармакологической и косметической промышленности.

«В органическом синтезе окисление спиртов в жидкой фазе — это более “зеленое” направление, по сравнению с окислением в газовой. Во-первых, оно протекает при более низких температурах, отсюда ниже энергозатраты. Во-вторых, не образуются продукты полного окисления — вода и СО2, их образование свидетельствует о снижении селективности реакции, а соответственного и о снижении выхода целевого продукта», — говорит один из авторов статьи, старший научный сотрудник Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Екатерина Колобова.

Ученые большое внимание уделяют использованию в таких процессах катализаторам на основе золота и металлов платиновой группы.

«Да, у них высокий уровень активности, но они довольно дороги, нестабильны, в силу чего они достаточно быстро деактивируются. Серебросодержащие катализаторы могут стать их отличной альтернативой, хотя исследователи незаслуженно, на наш взгляд, обходят их вниманием. Недавно мы опубликовали обзор по использованию катализаторов на основе серебра в жидкофазном окислении. Нам удалось найти всего 18 работ, включая работу ученых ТПУ», — отмечает Екатерина Колобова.

В исследованиях, результаты которых представлены во Fuel, томские политехники использовали катализаторы, представляющие собой подложку из оксида титана — чистого или модифицированного другими элементами, например, оксидом церия, — с нанесенными на ее поверхность наночастицами серебра.

«Для проведения сравнительного исследования нами были выбраны два совершенно разных по структуре и свойствам, в том числе физическим, спирта — октанол и бетулин. Октанол — это побочный продукт переработки древесины, его производные весьма востребованы в промышленности.

Наш катализатор оказался селективным по отношению к октаналю, то есть в результате окисления образуется только октаналь.

В отличие от золотых катализаторов, для которых в зависимости от модификатора, наблюдалось появление в продуктах реакции кислоты и/или эфира. А октаналь является самым дорогим и востребованным продуктом окисления н-октанола», — поясняет исследователь.

В свою очередь, производные бетулина востребованы как прекурсоры — промежуточные вещества — для создания лекарственных препаратов нового поколения. Традиционно оксо-производные бетулина получают с помощью реактива Джонса в сильнокислой среде. Он представляет собой смесь очень токсичного ангидрида хрома и сильных кислот. Получение оксо-производных бетулина посредством окисления реактивом Джонса является достаточно сложным и малорентабельным процессом, характеризующимся низкой селективностью окисления, а также сложностью утилизации токсичного оксида хрома III и очень токсичного остаточного ангидрида хрома.

С помощью разработанных наносеребрянных катализаторов политехникам уже удалось получить одно из оксо-производных бетулина — бетулон, в условиях, близких к требованиям «зеленой химии», то есть при температуре ниже 150 оС и без добавления щелочных и инициирующих добавок, которые приводят к образованию нежелательных, а зачастую и токсичных отходов.

Еще одно преимущество использования гетерогенных наносеребрянных катализаторов в жидкофазном окислении — после выделения и регенерации их можно использовать повторно.

«В этой статье мы также развили свою теорию о реакционных центрах катализаторов. Вопрос о природе активных центров катализаторов — одна из ключевых и трудноразрешимых проблем гетерогенного катализа. Решив эту проблему, мы смогли бы синтезировать катализаторы с заранее заданными свойствами, без этого знания приходится действовать методом “научного тыка”, то есть гораздо менее эффективно и более затратно. На основании наших исследований мы выявили природу активных центров наших серебряных катализаторов в изучаемых процессах — ионы серебра с определенным эффективным зарядом», — добавляет один из авторов статьи, профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Алексей Пестряков.

Похожие новости

  • 24/07/2018

    В Томске подвели итоги конкурса «Постдок ТПУ как аналог докторантуры»

    ​В Томском политехническом университете подвели итоги конкурса «Постдок ТПУ как аналог докторантуры», созданный для поддержки перспективных проектов молодых кандидатов наук. Проекты получают финансирование из средств Программы повышения конкурентоспособности ТПУ.
    183
  • 12/08/2016

    В ТГУ разрабатывают импортозамещающие огнезащитные составы

    ​Сотрудники Инжинирингового химико-технологического центра Томского государственного университета (ТГУ) разрабатывают технологии производства импортозамещающих огнезащитных составов для древесины и металла, сообщает местное издание.
    941
  • 06/03/2017

    Учёные ТГУ разработали новые сорбенты для выявления опасных веществ

    Ученые из лаборатории химической экологии ХФ ТГУ в рамках госзадания разработали новую группу сорбентов на основе силикагеля, способных из объектов окружающей среды выделять токсичные микропримеси даже в условиях очень низкой концентрации.
    1187
  • 17/03/2017

    Ученые ТГУ предложили свой способ снижения веса самолетов

    Ученые Томского государственного университета разработали специализированное покрытие, благодаря которому на 30 и более процентов можно уменьшить вес летательных аппаратов. Созданная в ТГУ технология не имеет в России аналогов и позволит снизить расходы на запуск и эксплуатацию аэрокосмической техники.
    1039
  • 28/07/2016

    Эксперты подтвердили высокое качество производимой на реакторе ТПУ ортофосфорной кислоты

    ​Произведенная на исследовательском реакторе Томского политехнического университета ортофосфорная кислота, внутри которой находится атом фосфора-32, прошла независимую экспертизу.  В заключении экспертов говорится, что представленный образец "полностью соответствует предъявляемым требованиям".
    1430
  • 04/12/2017

    Химики ТГУ разработали первую отечественную технологию синтеза пентамина

    ​В лаборатории органического синтеза ТГУ разработана первая отечественная технология синтеза пентамина - субстанции, которая используется для производства лекарственных препаратов. Сейчас российские предприятия приобретают это вещество у Китая, который является главным экспортером пентамина в мире.
    543
  • 21/09/2017

    Химики ТГУ синтезируют серебросодержащий материал для замены костей

    ​Ученые кафедры неорганической химии ХФ ТГУ работают над улучшением бактерицидных свойств гидроксиапатита - основного компонента костной ткани, применяемого для изготовления имплантатов. В процессе синтеза материала химики используют ионы цинка и серебра, которые должны снизить количество послеоперационных осложнений, имеющих инфекционную природу.
    498
  • 18/01/2018

    Химики ТГУ оценили экологическое состояние городов по анализу волос

    ​Ученые ХФ ТГУ провели спектральный анализ волос жителей Томска и Усть-Каменогорска с целью оценки состояния окружающей среды в этих областных центрах. Для исследования применялась авторская методика, разработанная сотрудниками химического факультета.
    628
  • 30/05/2017

    Ученые испытали препараты для лечения сложных случаев наркомании и алкоголизма

    ​Специалисты НИИ психического здоровья Томского национального исследовательского медицинского центра РАН испытали новые методы лечения сложных случаев алкоголизма и наркомании. По данным специалистов, в настоящее время увеличивается число случаев сочетания проявлений наркологической или алкогольной зависимости с другими психическими расстройствами.
    1337
  • 26/04/2018

    В Томске разработали биополимер, контролирующий время действия лекарств

    ​Ученые из лаборатории полимеров и композиционных материалов Томского государственного университета (ТГУ) разработали биополимер, который поможет медикам и фармацевтам контролировать время действия лекарственных препаратов.
    324