Хімічна промисловість сьогодні вимагає для своїх процесів комплексних органічних сполук, виробництво яких дороге, оскільки грунтується на традиційних реакціях крос-поєднання (найважливішому методі створення вуглецевих зв'язків), і призводить до утворення великої кількості відходів. Альтернативний і багатообіцяючий підхід - перехід до реакцій, де побічним продуктом виступає вода.
«Ідея нашого дослідження полягає у використанні особливого типу каталізатора, в якому активний компонент, паладій, знаходиться в вигляді ізольованих моноатомной центрів, укладених усередині нанопористих кристалічних матеріалів - цеолітів.
Виходить, що реакція протікає всередині пір, визначених форми і розміру, і потенційні продукти реакції змушені «підлаштовуватися» під ці параметри. Ідея, здавалося б, проста, але перш нікому не вдавалося реалізувати її », - розповів один з авторів дослідження, завідувач Міжнародної лабораторією нанодіагностікі Південного федерального університету, Арам Бугаєв.
На прикладі реакції зв'язування толуолу, вчені з'ясували, що розподіл продуктів істотно змінюється при впровадженні активних центрів паладію в цеоліти з різним розміром і формою пір. Точна структура активних центрів паладію була встановлена на основі синхротронних вимірювань спектрів рентгенівського поглинання та їх аналізу авторськими методами, заснованими на алгоритмах машинного навчання.
«Це чудовий приклад того, як передові методи хімічного синтезу в поєднанні з діагностикою на установках класу Мегасайенс і сучасними суперкомп'ютерних технологій дозволяють досягти проривних результатів світового рівня.
Наше дослідження присвячене не просто нового гетерогенного каталізатору, воно пропонує революційну концепцію для управління продуктами реакції для практичного застосування в промисловості », - прокоментував результати дослідження директор Міжнародного дослідницького інституту інтелектуальних матеріалів ПФУ, керівник Російсько-Бельгійського проекту, професор Олександр Солдатов.
Новий матеріал, каталізатор, дозволяє з високою вибірковістю виробляти важливі структурні елементи органічного синтезу - біаріли, широко використовувані в сучасній тонкої хімічної і фармацевтичної промисловості. Зростаючий попит на біаріли в полімерній промисловості обумовлений їх більшою стабільністю та безпекою для людини і навколишнього середовища. Впровадження запропонованого матеріалу у виробництво біарілов дозволить суттєво здешевити цей процес і розширити область їх застосування. Дослідження виконано в рамках спільного російсько-Бельгійського проекту і було опубліковано в журналі Nature Catalysis.
Джерело: Naked Science