استراتژی ترکیبی در طراحی مبدل کاتالیزوری سوزوکی


بررسی کاتالیزور ناهمگن Pd – ZrC جدید. کاتالیزور جدید متشکل از نانوذرات ZrPd3 است که روی یک تکیه گاه بی اثر ZrC رشد کرده اند. فرآیند تولید ساده آن ، همراه با مزایای بسیاری نسبت به گزینه های موجود ، کاتالیزور پیشنهادی را به یک قابلیت جذاب اتصال متقابل برای سوزوکی تبدیل کرده است. اعتبار: موسسه فناوری توکیو

واکنش پیوند عرضی سوزوکی یک روش گسترده برای ترکیب ترکیبات آلی و سنتز مواد شیمیایی پیچیده برای کاربردهای صنعتی یا دارویی است. این فرایند نیاز به استفاده از کاتالیزورهای پالادیوم (Pd) دارد و تا به امروز دو نوع ماده اصلی مبتنی بر Pd در عمل به عنوان کاتالیزور ناهمگن استفاده می شود.

اولین مورد “کاتالیزورهای فلزی” است که از اتم های Pd (مراکز فعال) بارگیری شده بر روی تکیه گاههای بی اثر ساخته شده از اکسیدها یا مواد مبتنی بر کربن تشکیل شده است. تهیه آنها آسان است و سطح وسیعی با مکانهای فعال که واکنش سوزوکی در آنها رخ می دهد را ارائه می دهند. با این حال ، این کاتالیزورها با استفاده از آنها به عنوان سایت های فعال جمع یا جدا از پشتیبانی ، به سرعت تخریب می شوند. نوع دوم “کاتالیزورهای بین فلزی” هستند – مولکول های ساخته شده از Pd و فلزات دیگر. اگرچه در شرایط خفیف بسیار پایدارتر و م moreثرتر هستند ، اما این کاتالیزورها از مقدار زیادی Pd استفاده می کنند ، زیرا در واقع تعداد کمی از سایتهای فعال در نهایت در معرض محیط واکنش قرار می گیرند. اما اگر هر دو نوع کاتالیزور برای غلبه بر محدودیت های ذاتی خود ترکیب شوند ، چه می کنید؟

در مطالعه اخیر منتشر شده در تجزیه ACS، تیمی از دانشمندان از Tokyo Tech ، ژاپن ، ایده جدیدی برای یک کاتالیزور ناهمگن ارائه دادند. آنها کاربید زیرکونیوم نانو متخلخل (ZrC) را به عنوان پشتوانه ای برای رشد ZrPd انتخاب کردند3 ذرات نانو که به عنوان یک کاتالیزور بین فلزی عمل می کنند. از آنجا که هر دو ماده حامل و ترکیب فعال عنصر یکسانی دارند (Zr) ، آماده سازی شیمیایی کاتالیزور بسیار ساده است. علاوه بر این ، مزایای کلی بسیار بیشتر از این است.

اول ، کاتالیزور جدید Pd-ZrC بسیار پایدار است زیرا مراکز فعال (ZrPd)3) پشتیبانی نانو متخلخل از ZrC را لنگر می اندازد. این تعامل قوی بین ZrPd3 و ZrC با استفاده مجدد از کاتالیزور Pd-ZrC برای بیش از 15 دوره ، به افزایش پایداری کاتالیزوری کمک می کند. علاوه بر این ، سایت های Pd در معرض به هم نمی چسبند و در کل پشتیبانی پراکنده می شوند ، و منطقه ای بسیار بزرگتر از کاتالیزورهای بین فلزی را درک می کنند. توزیع خالص ZrPd3 در سطح پشتیبانی همچنین بدان معنی است که برای تعداد همان مراکز فعال پالادیوم کمتر از سایر کاتالیزورهای بین فلزی مورد نیاز است – اقدامی که اقتصاد اتمی Pd نامیده می شود.

شاید مهمترین واقعیت این است که این مزایا بدون هیچ گونه ارتباطی حاصل می شوند. بهره وری واقعی ، یعنی سرعت کاتالیزور جدید بالاتر از ترکیبات موجود در بازار است. پروفسور هیدئو هوسونو ، رهبر این مطالعه ، توضیح داد: “از آنجا که Pd-ZrC هم دارای Pd دارای بار منفی است و هم توانایی اهدای الکترون زیاد ، کاتالیزور ما به راندمان کاتالیزوری بالایی برای واکنش اتصال متقابل سوزوکی حتی در دمای اتاق نیز رسیده است.”

به طور کلی ، نتایج تجزیه و تحلیل نظری و تجربی انجام شده توسط تیم دانشمندان تایید می کند که استراتژی آنها برای توسعه کاتالیزورهای آینده بسیار امیدوار کننده است ، همانطور که پروفسور هوسونو خاطر نشان می کند: “مشاهدات ما اثر ترکیب ترکیب کاتالیزورهای بین فلزی پشتیبانی از بهبود بسیاری از جنبه ها به طور همزمان ، نشان می دهد که ما می توانیم درجه آزادی را در طراحی کاتالیزورهای ناهمگن افزایش دهیم. “

بهبود کاتالیزورها یک روش عملی برای کاهش هزینه های اقتصادی و زیست محیطی مرتبط با سنتز مواد شیمیایی پیچیده است. تنها زمان نشان خواهد داد که چه تعداد طراحی جدید کاتالیزور از استراتژی اتخاذ شده در این مطالعه الهام گرفته اند.


شبکه پالادیوم و ایتریوم با اندازه نانو یک کاتالیزور پیوند کربن عالی ایجاد می کند


اطلاعات بیشتر:
یانگفان لو و همکاران ، ZrC نانو متخلخل بین فلزی ZrPd3 به عنوان یک کاتالیزور موثر و پایدار برای واکنش پیوند عرضی سوزوکی ، تجزیه ACS (2020) DOI: 10.1021 / acscatal.0c03416

تهیه شده توسط موسسه فناوری توکیو

نقل قول: استراتژی طراحی کاتالیزور متقابل کلاچ برای سوزوکی (2020 ، 2 دسامبر) ، بازیابی در 2 دسامبر سال 2020 از https://phys.org/news/2020-12-combined-strategy-catalyst-suzuki cross-couplings.html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.




منبع: moshaverh-news.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*