Abstract: Катализаторы на основе углеродных материалов и нанесённых на них металлов платиновой группы (M/C, где M – в основном Ru, Rh, Pd и Pt) находят широкое применение в процессах гидрирования органических соединений в малотоннажном органическом синтезе фармацевтических препаратов, пестицидов, душистых веществ, красителей, а также в крупнотоннажном производстве полупродуктов для получения пластмасс и синтетических волокон. Традиционно для синтеза катализаторов M/C используются специальные разновидности активного угля, получаемые главным образом из древесного и каменноугольного сырья. В настоящее время, однако, повышенный интерес с точки зрения применения в качестве носителей для металлических катализаторов вызывают различные наноструктурированные углеродные материалы, такие как углеродные нанотрубки, углеродные нановолокна, наноглобулярный углерод, графен и др., отличающиеся от активных углей высокой чистотой, структурной упорядоченностью пористого пространства и большей однородностью строения поверхности. Среди перечисленных выше наноструктурированных углеродных материалов особое место занимает наноглобулярный углерод (НГУ), одной из разновидностей которого является производимый промышленностью так называемый технический углерод (carbon black). Он образуется при пиролизе углеводородного сырья (газообразного или жидкого) в строго контролируемых условиях и, поэтому, в отличие от сажи (soot), как продукта неконтролируемого и неполного горения, характеризуется фиксированным и заданным технологией набором структурных и физико-химических свойств. Особенность структуры частиц НГУ, сформированной агломератами углеродных наноглобул, различающихся размером и физико-химическими характеристиками их поверхности, позволяет рассматривать данный углеродный материал как весьма перспективный для применения его в качестве носителя каталитических компонентов. В данной лекции будут рассмотрены результаты, накопленные при исследовании композиций на основе металлов платиновой группы и НГУ. Основное внимание будет уделено системам Pd/НГУ и их применению в качестве катализаторов для реакций гидрирования органических соединений. Будут освещены и проанализированы следующие вопросы. 1. НГУ как носитель для катализаторов, содержащих металлы платиновой группы. Способы получения НГУ и методы варьирования размера наноглобул, размера и структуры их агрегатов, а также состава функционального покрова их поверхности. НГУ как основа для получения углерод-углеродных композиционных материалов, перспективных для применения в адсорбционно-каталитических процессах. 2. Методы нанесения палладия и других металлов платиновой группы на углеродные носители. Сложившиеся представления о механизме формирования кластеров и наночастиц металла на поверхности углеродного носителя. Особенности подходов к нанесению каталитически активных компонентов на поверхность НГУ. Влияние структуры и физико-химических свойств поверхности углеродных наноглобул на состояние металлических центров в композициях M/НГУ (особенно Pd/НГУ). 3. Процессы селективного гидрирования органических соединений в присутствии катализаторов M/НГУ (особенно Pd/НГУ). Влияние условий синтеза катализатора на состояние нанесённого металла и его каталитические свойства в практически важных реакциях гидрирования. Структурная организация частиц НГУ, как важный фактор, определяющий место локализации частиц металла на углеродной поверхности и каталитические свойства композиций M/НГУ. 4. Перспективные направления дальнейших исследований каталитических композиций на основе НГУ и металлов платиновой группы.

Cite: Лихолобов В.А. , Мироненко Р.М. , Бельская О.Б.
Композиции на основе металлов платиновой группы и наноглобулярного углерода как катализаторы реакций органического синтеза
VI Всероссийская научная молодежная школа-конференция «Химия под знаком СИГМА: исследования, инновации, технологии" 18-20 мая 2020