Химики СПбГУ выявили фактор, позволяющий катализаторам нового поколения проявить максимальную активность
Ученые Санкт-Петербургского университета выяснили, что для использования промышленных органических катализаторов нового поколения, отличающихся эффективностью и экологичностью, важнейшим фактором является среда, в которой они работают. Так, оказалось, что многие широко используемые в химии растворители заметно снижают активность органокатализаторов, поэтому выбор правильного растворителя играет ключевую роль.
Результат исследования опубликован в международном научном журнале Catalysis Science & Technology. Подавляющее большинство катализаторов, используемых в современной промышленности, например, при нефтепереработке и создании синтетических материалов, содержат токсичные тяжелые металлы. Это негативно сказывается на экологии, поскольку расходуется много энергии на очистку и переработку таких систем, а также на устранение вредных выбросов в окружающую среду.
Органокатализаторы — то есть катализаторы, представляющие собой органические молекулы, не содержащие каких-либо металлов — можно назвать современной экологичной альтернативой обычным металлсодержащим катализаторам. Они не загрязняют окружающую среду ни на этапе получения, ни во время использования, ни при утилизации. Однако на сегодняшний день большинство органокатализаторов сильно уступают в активности традиционным и не могут выполнять свою главную задачу — эффективно ускорять химическую реакцию.
Научная группа Санкт-Петербургского государственного университета сегодня единственная в России, целенаправленно работающая в области создания органических катализаторов нового поколения.
«Мы занимаемся разработкой таких органокатализаторов, которые реально могут конкурировать в каталитической активности с металлсодержащими и при этом быть гораздо безопаснее для экологии. В своей работе мы показали, что растворитель зачастую играет ключевую роль в процессе связывания катализатора с нужным субстратом реакции. Так, мы выяснили, что некоторые часто используемые в химии растворители полностью препятствуют такому связыванию», — пояснил профессор кафедры физической органической химии СПбГУ Дмитрий Болотин.
Сейчас химики СПбГУ активно изучают механизмы работы новых органокатализаторов, так как это важный фундаментальный этап, без которого невозможно внедрять инновационные каталитические системы в промышленные процессы.
Проблема выбора правильной среды для получения катализаторов встала перед учеными в ходе проведенной ранее работы, когда им удалось установить, какие именно катализаторы потенциально могут проявлять наибольшую активность. Во время этой работы заметили, что иногда катализаторы не проявляли вообще никакой активности. По словам химика СПбГУ Дмитрия Болотина, это привело к необходимости изучения не только структуры катализаторов, но и среды, в которой они работают.
Одним из таких растворителей оказался диметилсульфоксид — безопасный, недорогой и распространенный в промышленности растворитель. Выяснилось, что он может полностью подавлять активность некоторых катализаторов. При этом в менее распространенном ацетонитриле катализаторы проявляли заметную каталитическую активность при использовании в той же самой реакции.
В дальнейшем научная группа химиков Санкт-Петербургского университета собирается продолжить работать по двум взаимодополняющим направлениям: изучать фундаментальные основы работы новых катализаторов и разрабатывать новые экологичные органические субстраты, проявляющие высокую каталитическую активность. «Это почти как изучать динамику новой машины в вакууме. Для адекватной оценки ее разгона нам потребовалось учитывать сопротивление воздуха при ее движении», — дополнительно пояснил Дмитрий Болотин суть их последней работы.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Если достаточно развитая цивилизация может отправлять к звездам не колонистов, а крошечные автономные зонды с ИИ, роботами и архивами знаний, то молчание Вселенной становится еще более странным. Возможно, развитые цивилизации не строят космические империи и не окружают звезды мегаструктурами, а расселяются по Галактике тихо — с помощью малозаметных автоматических систем.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно