News image News image News image News image News image News image News image News image


Найден катализатор для получения метанола из воздуха
Нанотехнологии в технике - Технологии

найден катализатор для получения метанола из воздуха

У ученых есть серьезный повод завидовать растениям: при всех стараниях химикам еще не удалось создать простой метод массового производства разнообразных органических веществ из возобновляемых ресурсов: воздуха, воды и света. Растения в процессе фотосинтеза преобразуют эти компоненты в биомассу. Идея использования возобновляемого природного ресурса – углекислого газа в качестве источника углерода нашла продуктивное развитие в работе Института Биоинженерии и Нанотехнологии (Institute of Bioengineering and Nanotechnology, IBN) в Сингапуре.

Углекислый газ, также известный как парниковый газ, является природным, экологичным и возобновляемым источником углерода, по сравнению с другими используемыми человеком органическими ресурсами, такими как природный газ или ископаемое топливо. Уменьшение запасов этих топливных ресурсов и возможность с пользой перерабатывать вещество, избыток которого в сегодняшней экологической ситуации может негативно отразиться на состоянии природы, привлекает внимание ученых. Многочисленные научные группы пытаются найти способ превращения углекислого газа в более полезные вещества, однако химические связи между углеродом и кислородом в его молекулах слишком прочны для того, чтобы легко и с энергетической выгодой можно было их разрушить. Предыдущие попытки восстановить двуокись углерода упирались в высокие энергетические и временные затраты при проведении реакции. Ее катализаторами выступали переходные металлы, но их нестабильность в присутствии кислорода и дороговизна ограничивали масштабирование процесса.

И вот, в недавнем выпуске журнала Angewandte Chemie сингапурские ученые сообщили о том, что они нашли способ «мягкого», говоря химическим языком, превращения углекислого газа в метанол – были подобраны катализатор и восстанавливающий агент, цепь химические превращений с участием которых дает возможность в обычных условиях получать метанол.

Реакция основана на использовании в качестве катализатора N-гетероциклического карбена, и гидросилана как восстановителя.

Химики весьма заинтересованы в изобретении простого способа получения органических веществ из углекислого газа, содержащегося в воздухе.

Изюминкой и главной находкой ученых стал катализатор класса N-гетероциклических карбенов (N-heterocyclic carbenes, NHCs), то есть органокатализатор – активность которого создается исключительно органическими химическими группами, без участия атома металла. Основной структурной и химической особенностью NHCs является пятичленный цикл, состоящий из двух атомов азота и трех атомов углерода. При этом один из атомов углерода имеет не 4 ковалентные связи, а только 2, и содержит высоко активную неподеленную пару электронов. Именно такие частицы оказались достаточно активными для того, чтобы взаимодействовать с молекулами СО2.

Этот органокатализатор (в данном случае – 1,3.бис-(2,4,6-триметилфенил)имидазолиден) не содержит токсичных металлических включений, хорошо хранится, стабилен даже в присутствии кислорода и дешевле металлорганических катализаторов.

Катализатор ресинтезируется прямо в течение реакции превращения СО2: карбен активирует молекулу СО2, затем отделяется от нее, но к концу реакции снова возвращается в исходное состояние: формальным реакционным партнером СО2 является гидросилан (гидрированное кремнийорганическое соединение), который выступает как восстанавливающий агент – отдает свои атомы водорода молекуле СО2. Легче всего в такой цепи каталитических превращений получать метанол.

Стоит упомянуть, что метанол – это прекрасный исходный материал для очень многих химических синтезов, а так же замечательное горючее: метанольные топливные элементы широко применяются в промышленности, а сжигание метанола не приводит к образованию каких-либо других веществ кроме углекислого газа и воды.

Описанный каталитический процесс происходит самопроизвольно при комнатной температуре. Вообще, потенциал использования катализаторов класса NHCs распространяется гораздо шире: с помощью этих веществ можно катализировать преобразование сахаров в вещества, пригодные для использования в качестве топлива; NHCs проявляют также свойства антиоксидантов и замедляют дегенеративные процессы в организме. Теперь, по мнению ученых, с появлением возможности превращать обычный углекислый газ в спирт, значимость веществ этого класса стремительно возрастет.

Ученые продемонстрировали также, что для реакции СО2-метанол необходимо совсем небольшое количество катализатора, а углекислый газ хорошо улавливается катализатором из воздуха.

Главные преимущества нового изобретения – это возможность использовать углекислый газ прямо из осушенного воздуха (поскольку катализатор не чувствителен к кислороду), высокая эффективность катализа по сравнению в аналогичными металл-катализируемыми процессами, мягкие условия реакции и отсутствие токсичных реагентов.

Ученые видят в новом методе выполнение необходимых для внедрения в промышленность и коммерческого успеха условий.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Применение нанотехнологий

Молекулярные солнечные батареи

News image

В обзоре Hiroshi Imahori Electrophoretic deposition of donor-acceptor nanostructures on electrodes for molecular photovoltaics (J...

Новый материал увеличит емкость чипов па

News image

Ученые из университета Северной Каролины создали композитный материал, который позволит радикально увеличить емкость компьютерных чипов па...

Заявленные перспективы применения наноте

News image

В МЕДИЦИНЕ Пожалуй, ни в одной другой отрасли нанотехнологии не смогут найти лучшего применения. Это относится и ...

Космические каскады. Трехкаскадные арсен

News image

В космических аппаратах применяют два вида солнечных батарей – кремниевые и арсенид-галлиевые на германиевой подложке. Пе...

Призрачная угроза

News image

Ничто не вечно под луной Едва ли не все полезные изобретения и научно-технические разработки не только сп...

Что такое композитные материалы

News image

Многокомпонентные материалы, состоящие, как правило, из пластичной основы (матрицы), армированной наполнителями, обладающими высокой прочностью, жесткостью и ...

. Поглощают ли на самом деле растения уг

News image

Растения играют очень важную роль в жизни человека, поэтому остановимся на теории фотосинтеза подробнее. Теория фо...

Наносенсоры внутри астронавтов предупред

News image

Пока это лишь сделанная на компьютере картинка, однако наночастицы-биосенсоры, по словам учёных, будут выглядеть примерно та...

Новости нанотехнологий

Кремниевые нанотрубки выращивают без применения золота

Кремниевые нанопроволоки помогут уменьшить размеры микрочипов. Ученые из Института Физики микроструктур Макса Планка в Галле впервые разработали нанопроволоки на кре...

Казавшаяся трудноразрешимой задача придания изделиям из

Казавшаяся трудноразрешимой задача придания изделиям из графена желаемой формы оказалась подвластна капелькам воды – о пластичности графеновых наноструктур сообщают химики из...

Влияние полярности электрического поля на рост вертикал

Одно из наиболее перспективных направлений использования углеродных нанотрубок (УНТ) связано с разработкой холодных полевых эмиттеров на их основе. Уникальные особенности та...

Наноальтернатива таблеткам

  Одним из первых медицинских применений нанотехнологии стало разработанное учеными из США быстродействующее лекарство от импотенции, которое сможет соперничать таблетками Частицы препарата ...

Композиты медицинские «MBM — ЛН»

Справка о применении в клинической практике композитного материала «MBM — ЛН» Композитный материал «MBM — ЛН» представляет собой ткань черного цвета. Развитая по...

More in: Технологии, Наноматериалы, Наномедицина, НаноТехника , Новости

Популярные заметки:

Космический лифт и нанотехнологии

От фантастики к реальности КОСМИЧЕСКИЙ ЛИФТ - это лента, один конец которой присоединен к поверхности Земли, а другой находится на...

Высокие требования к энергоэффективным решениям

Химический концерн «Халфрид» — группа предприятий, созданная в 2008 году под эгидой промышленного внедрения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в сфере на...

Распыляемые фотоэлементы заряжают энергией практически

Громоздкие и дорогие фотоэлектрические панели уже в прошлом. Что готовит нам будущее? На целые здания, крыши и даже окна распыляются революционные че...

Инновационный термометр поможет физикам, работающим со

Когда физики стремятся охладить атомы до еще более низких температуры, они сталкиваются с непростой задачей по разработке новых, более надежных сп...

Обои смогут защитить здание от повреждений

Berry Plastics в сотрудничестве с Army Corp of Engineers разработала новые обои, которые способны защитить здания от повреждений. Обои под на...

Your are currently browsing this site with Internet Explorer 6 (IE6).

Your current web browser must be updated to version 7 of Internet Explorer (IE7) to take advantage of all of template's capabilities.

Why should I upgrade to Internet Explorer 7? Microsoft has redesigned Internet Explorer from the ground up, with better security, new capabilities, and a whole new interface. Many changes resulted from the feedback of millions of users who tested prerelease versions of the new browser. The most compelling reason to upgrade is the improved security. The Internet of today is not the Internet of five years ago. There are dangers that simply didn't exist back in 2001, when Internet Explorer 6 was released to the world. Internet Explorer 7 makes surfing the web fundamentally safer by offering greater protection against viruses, spyware, and other online risks.

Get free downloads for Internet Explorer 7, including recommended updates as they become available. To download Internet Explorer 7 in the language of your choice, please visit the Internet Explorer 7 worldwide page.