托国立正在制造可用的阳光的新型催化剂
25.01.2021

托国立化学学院的科学家格利高里·马蒙托夫,在俄罗斯联邦总统的资助下,正在努力创造一种新型的催化剂,该催化剂将根据光合作用原理起作用,即允许在可见光的影响下合成有用的化合物。 使用光催化剂在经济上是有利的,因为它们不需要高温和高压。 这种材料起作用的主要条件是自然光的存在和仿制。

该项目的作者,托国立化学系催化研究实验室的研究员格利高里·马蒙托夫解释道:“当今,大多数催化过程都是在工业上在升高的温度和压力下进行的。为了确保催化剂的高活性和选用性,使用了昂贵的成分金,铂,钯。化学家们面临的主要挑战之一是减少催化剂中昂贵的贵金属的含量或将其完全排除,并进一步软化催化过程的条件。理想地,催化剂应在大气压和室温下运行,而其选用性应优选提高至100%,这在活生物体中是这样(酶催化)。”

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用于选择性化学转化的光催化剂是世界化学的新趋势。 MK-460.2021.1.3项目框架内,基于等离子体银纳米颗粒和石墨烯衍生物的复合材料用于选择性光催化工艺的创建,托国立化学系的格利高里·马蒙托夫的科学家正在研究制造这种材料的原理。

在项目中,特殊角色被分配给具有独特性能的石墨烯衍生物。在2010年因对这种二维材料的研究而获得诺贝尔奖后,石墨烯的流行开始飙升。 高级研究中心的研究人员正在寻找石墨烯及其衍生物在包括光催化在内的各个领域中的应用。

格利高里·马蒙托夫解释说:“在项目的第一阶段,将通过化学方法合成氧化石墨烯和还原的氧化石墨烯。该方法相当费力;然而,该方法被认为是化学获得的,而不是获得通过物理方法获得的氧化石墨烯。”

在下一阶段,将制备基于含银纳米颗粒和氧化铈的氧化石墨烯的催化剂样品。吸收可见光的等离激元银纳米颗粒的一种材料,作为半导体的氧化铈和基于还原的氧化石墨烯的导电基材的组合应有助于选择性光催化过程。

将在硝基苯酚还原为氨基苯酚的过程中测试催化剂的催化(在黑暗中)和光催化(在模拟阳光的灯的照射下)性能。 该反应是一次模拟,但是在未来,科学家计划扩大使用这种催化剂可以进行化学反应的范围。

该项目的作者格里高里·马蒙托夫总结说:“在此阶段,这项研究具有基础性,首先旨在确定基于等离激元纳米颗粒和石墨烯衍生物获得新功能材料的特征。与此同时,该项目的目标是研究催化剂活性中心的性质以及催化转化的机理,包括光催化中心。光催化选择性过程可以成为开发节能和环保能源,将碳氢化合物原料加工成化学,制药,食品和其他工业所需的有价值的有机化合物的新方法的基础。”

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图:还原的氧化石墨烯(rGO)表面上的银(Ag)和氧化铈(СеО2)的纳米颗粒,在可见光(Vis)的作用下,硝基酚还原为氨基酚的反应进行.

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