圣彼得堡国立大学的化学家们发现了让新一代催化剂表现出最大活性的因素
圣彼得堡大学的研究人员发现,对于使用新一代高性能和环境友好的工业有机催化剂来说,最重要因素是其工作的环境。事实证明,化学中许多常用的溶剂会明显降低有机催化剂的活性,所以选择合适的溶剂起到了关键作用。
现代工业中使用的绝大多数催化剂,如石油提炼和合成材料的制造,都含有有毒重金属。这对环境是有害的,因为要消耗大量的能源来清洁和回收这种系统,并消除对环境的有害排放。
研究结果发表在国际科学杂志 Catalysis Science & Technology上。
有机催化剂是一种不含任何金属的有机分子催化剂,可称为含金属的传统催化剂的现代环保替代品。无论是在生产阶段还是在使用或处理过程中,它们都不会污染环境。然而,今天大多数有机催化剂的活性比传统催化剂差得多,不能执行其主要任务,即有效加速化学反应。
圣彼得堡国立大学的研究小组是当今俄罗斯唯一一个专门从事创造新一代有机催化剂的研究小组。
"我们正在努力开发有机催化剂,它在催化活性上几乎可以与含金属的催化剂相竞争,同时对环境更加安全。我们在研究中已证明,溶剂在催化剂与所需反应底物的结合过程中往往起着关键作用。例如,我们发现化学中经常使用的一些溶剂完全阻止了这种结合,"圣彼得堡国立大学物理有机化学系的德米特里·博洛金教授解释说。
研究工作在圣彼得堡国立大学科学园“磁共振研究”中心进行。
圣彼得堡国立大学的化学家们目前正在积极研究新的有机催化剂的机制,因为这是一个重要的基本步骤,没有它就不可能在工业过程中推广使用新的催化系统。
在早期的工作过程中,科学家们面临过为生产催化剂选择正确介质的问题,当时他们能够确定哪些催化剂有可能显示出最大的活性。在这项工作中,人们注意到,有时催化剂根本没有显示任何活性。据圣彼得堡国立大学的化学家德米特里·博洛金说,这就使科学家不仅需要研究催化剂的结构,而且需要研究它们的工作环境。
其中一种溶剂是二甲基亚砜,一种安全、廉价和常见的工业溶剂。研究发现,它可以完全抑制一些催化剂的活性。然而,在不太常见的乙腈中,当用于同一反应时,催化剂显示出明显的催化活性。
接下里,圣彼得堡大学的化学家研究小组将继续在两个互补的领域开展工作:研究新催化剂的基本原理和开发具有高催化活性的新环境友好型有机底物。
"这几乎就像在真空中研究一辆新车的动态。为了充分评估其加速度,我们需要考虑到其运动中的空气阻力,"德米特里·博洛金进一步解释了他们最新工作的实质。