Российские ученые выяснили, какие спирты блокируют процесс переноса водорода

Спирты часто рассматривают как перспективные доноры водорода. ИК СО РАН Москва, 23 апр - ИА Neftegaz.RU. Ученые выяснили, какие спирты блокируют процесс переноса водорода.
Об этом сообщила пресс-служба ИК СО РАН.

Ученые Центра компетенций Национальной технологический инициативы Водород как основа низкоуглеродной экономики на базе Института катализа СО РАН исследовали использование низших спиртов для реакций переноса водорода.
Они раскрыли механизм их влияния на состояние активных центров никелевых металлических катализаторов.
Полученные данные важны для понимания допустимых границ применения катализаторов реакций переноса водорода и разработки соответствующих технологий запасания и транспортировки водорода.

Исследование опубликовано в высокорейтинговом журнале Chinese Journal of Catalysis (IF= 16.5).

Спирты почти доноры водорода

Спирты часто рассматривают как перспективные доноры водорода.
Их активность неоднократно доказана, они просты в обращении и безопасны для транспортировки в отличие от газообразного водорода.
Дополнительное привлекательное преимущество - возможность получения спиртов из растительной биомассы, что делает процесс более экологичными.

Извлечение водорода из спиртов можно использовать никелевые катализаторы.
Положительная сторона в том, что у них высокая активность и они дешевые.
Отрицательная - они могут терять свою активность под действием реакционной среды и условий процесса.

Специалисты ИК СО РАН достигли универсального механизма:

• первичные спирты, такие как метанол, этанол и 1-пропанол, отравляют катализатор;
• со вторичным спиртом (например, 2-пропанолом) процесс протекает эффективно.

Тезисы научного сотрудника отдела физико-химических методов исследования на атомно-молекулярном уровне (ОФХИ АМУ) ИК СО РАН к.х.н. Н. Нестерова:

• мы выяснили, что первичные спирты с никелевыми катализаторами не работают;
• от них отделяется молекула монооксида углерода, из-за чего катализатор дезактивируется и больше не способен эффективно работать;
• вторичные спирты (2-пропанол) позволяют проводить реакцию переноса водорода, и процесс гидрирования;
• данные важны с точки зрения использования спиртов как источника водорода для проведения реакций гидрирования.

При работе с первичными спиртами никелевые катализаторы претерпевают фазовые превращения:

• формируется фаза карбида никеля;
• значительно увеличивается размер каталитически активных частиц металлического никеля, что практически полностью дезактивирует катализатор.

Работа со вторичными спиртами не приводит к перестройке никелевого катализатора, и он сохраняет свою активность в ходе процесса.

Тезисы руководителя ОФХИ АМУ, замдиректора Института катализа СО РАН д.х.н. О. Мартьянова:

• эта работа - яркий пример синергизма идей и знаний специалистов из областей органической химии, катализа и физических методов исследования,
• с одной стороны, полученные результаты подтверждают правильность идеи основателя института Г. К. Борескова о взаимодействии гетерогенного катализаторов и реакционной среды,
• с другой - принципиальную важность использования комплекса взаимодополняющих методов исследования в режиме in situ (в месте нахождения),
• когда появляется возможность одновременно получать информацию о состоянии катализаторов и химических превращениях, которые реализуются в ходе химического процесса;
• нам многое предстоит сделать в этом направлении, в т.ч. исследовать восстановительные превращения гетероатомных соединений тяжелых нефтей в низших спиртах.

Ранее ученые из ИК СО РАНприступили разрабатывать научные основы для технологии получения бетона, характеристики которого улучшены за счет добавления углеродных нанотрубок (УНТ).