Kemiker udvikler blomsterlignende katalysatorer fra grafen

En RUDN -kemiker og kolleger fra Iran har udviklet en ny strategi til fremstilling af hule, porøse katalysatorer til Heck -koblingsreaktionen. Disse katalysatorer er kendetegnet ved en blomstlignende struktur. De består af grafen, på overfladen, hvoraf lagde aluminium-kobolthydroxider og palladium-nanopartikler afsættes. Det resulterende materiale reducerer syntesetiden for stoffet, der er nødvendigt for at opnå farvestoffer-trans-stilben-med 10 gange uden at reducere udbyttet af målproduktet. De udviklede katalysatorer kan anvendes i stereoselektiv syntese i lægemidler, fremstilling af organiske farvestoffer, og inden for agrokemi. Resultaterne blev offentliggjort i tidsskriftet Katalyse bogstaver .

Mizoroki-Heck-reaktionen bruges til at skabe farvestoffer, herbicider og lægemidler, hvor palladium fungerer som katalysator. Katalysatorer kombineres normalt med dobbeltlags aluminium og kobolthydroxider for at øge den katalytiske aktivitet af palladium. Men lav elektrisk ledningsevne, dårlig mekanisk stabilitet og kort levetid for disse hydroxider begrænser deres anvendelse. Kemikerne overvandt disse forhindringer ved at indføre grafenoxid i katalysatorstrukturen. Kvælstof- og svovlatomer på overfladen af ​​grafen øger bindingsstyrken med palladium -nanopartikler. Grafen kan være en ideel bærer til palladium og kobolt og aluminiumhydroxider på grund af dets store overfladeareal, kemisk stabilitet, og høj elektrisk ledningsevne.

Rafael Luque, direktør for Research Center for Molecular Design and Synthesis of Innovative Compounds for Medicine ved RUDN University, og kolleger oxiderede først grafen til oxid. Derefter, de syntetiserede blomsterlignende hule kugler i nærvær af kobolt og aluminiumsalte. Efter det, de implanterede svovl- og nitrogenatomer i dem ved høj temperatur og tryk. Kemikerne syntetiserede målkatalysatoren ved at genvinde palladiumforbindelser i porerne i de resulterende hule kugler. Den katalytiske aktivitet blev undersøgt ved opvarmning af katalysatoren med styren og aromatiske derivater af chlor, brom og jod.

"Disse katalysatorer er meget effektive og har en meget høj stabilitet i forhold til andre rapporterede systemer, "siger Luque.

Forskerne afslørede en høj katalytisk aktivitet i de opnåede porøse kugler med frigivelse af trans-stilben-målreaktionsproduktet-op til 95 procent inden for to timer efter reaktionen under milde synteseforhold. Forfatterne fandt også ud af, at jodderivater reagerer hurtigere end lignende brom- og chonderivater. Katalysatoren viste evnen til at reagere efter otte gange gentagen brug, hvilket indikerer dens høje stabilitet. Tidligere katalysatorer for Heck -koblingsreaktionen viste enten lavere udbytteværdier fra 62 procent til 91 procent, eller krævede en høj temperatur og reaktionstid. Rafael Luque og hans kolleger beviste potentialet i at skabe en blomstlignende stabile palladium hule katalysatorer og den positive rolle grafen legeret med svovl og nitrogen på et substrat af lagdelte kobolt aluminiumoxider.