Ученый химического факультета Томского государственного университета Григорий Мамонтов при поддержке гранта президента России работает над созданием нового класса катализаторов, которые будут действовать по принципу фотосинтеза, то есть позволят синтезировать полезные химические соединения под действием видимого света. Использование фотокатализаторов выгодно экономически, поскольку не требует высоких температур и давления. Главным условием действия таких материалов является наличие естественного света или его имитации.
Фото: Андрей Шерстнев, Коммерсантъ
Фото: Андрей Шерстнев, Коммерсантъ
— Большинство каталитических процессов сегодня реализуются в промышленности при повышенных температуре и давлении. Для обеспечения высокой активности и селективности катализаторов используются дорогостоящие компоненты — золото, платина, палладий,— говорит автор проекта, научный сотрудник лаборатории каталитических исследований химфака ТГУ Григорий Мамонтов.— Одними из ключевых вызовов, стоящих перед химиками, являются снижение содержания или полный отказ от дорогостоящих благородных металлов в катализаторах и дальнейшее смягчение условий протекания каталитических процессов. В идеале катализатор должен работать при атмосферном давлении и комнатной температуре, при этом его селективность желательно довести до 100%, как в живых организмах (ферментативный катализ).
— На первом этапе проекта химическими методами будет синтезирован оксид графена, а также восстановленный оксид графена,— продолжает Григорий Мамонтов.— Метод достаточно трудоемкий, тем не менее предполагается его получать химически, а не приобретать оксид графена, полученный физическими методами.
На следующем этапе будут изготовлены образцы катализаторов на основе оксида графена, содержащие наночастицы серебра и оксид церия. Комбинирование в одном материале плазмонных наночастиц серебра, поглощающих видимый свет, оксида церия, являющегося полупроводником, и проводящей подложки на основе восстановленного оксида графена должно способствовать протеканию селективного фотокаталитического процесса.
Наночастицы серебра (Ag) и оксида церия (СеО2) на поверхности восстановленного оксида графена (rGO), на котором под действием света видимого диапазона (Vis) протекает реакция восстановления нитрофенола в аминофенол
Наночастицы серебра (Ag) и оксида церия (СеО2) на поверхности восстановленного оксида графена (rGO), на котором под действием света видимого диапазона (Vis) протекает реакция восстановления нитрофенола в аминофенол
Каталитические (в темноте) и фотокаталитические (при дополнительном облучении лампой, имитирующей солнечный свет) свойства катализаторов протестируют в реакции восстановления нитрофенола в аминофенол. Эта реакция является модельной, однако в перспективе ученые планируют расширить спектр химических реакций, которые могли быть проведены с таким типом катализаторов.
— На данном этапе исследования носят фундаментальный характер и направлены в первую очередь на выявление особенностей получения новых функциональных материалов на основе плазмонных наночастиц и производных графена,— резюмирует автор проекта Григорий Мамонтов.— Наряду с этим цель проекта заключается в изучении природы активных центров катализаторов и механизмов каталитических превращений, включая фотокаталитические. Именно фотокаталитические селективные процессы могут стать основой для разработки новых подходов в энергосберегающей и экологически безопасной энергетике, переработке углеводородного сырья в ценные органические соединения, необходимые для химической, фармацевтической, пищевой и других отраслей промышленности.
http://www.tsu.ru/news/v-tgu-sozdayut-novyy-klass-katalizatorov-ispolzuyu/