В России наметился катализационный прорыв

Российские ученые предложили новый способ создания элементов, необходимых для производства полиэтилена. Об этом сегодня пишет газета "Известия". Исследователи придумали, как сделать так, чтобы дорогостоящие катализаторы из благородных металлов, за счет которых идет процесс создания пленки, служили дольше. Технология должна снизить стоимость производства. Эксперты отмечают, что возможность повторного применения катализатора перевешивает небольшую потерю его производительности и позволит сэкономить значительные суммы.

Российские ученые из Санкт-Петербургского государственного университета, Института органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН и Центра новых химических технологий ИК СО РАН предложили новый способ синтеза металлоуглеродных катализаторов. Они нужны для создания полиэтилена — основы для упаковок многих продуктов.

Пленки делают из этилена — это органическое вещество с простой формулой C2H4. Проблема в том, что последний содержит в себе примеси ацетилена, C2H2. Исходное сырье очищают от него с помощью катализаторов.

— Ацетилен «отравляет» катализаторы (они теряют свою активность и нужные для реакции свойства), которые представляют собой благородные металлы и стоят весьма недешево, — пояснил руководитель проекта, научный сотрудник СПбГУ Константин Родыгин.

Новый метод позволяет продлить работу катализаторов и за счет этого сделать производство полиэтилена дешевле. Технология заключается в том, что наночастицы металла «погружают» в носитель, поэтому получающиеся системы могут работать несколько циклов. Чтобы получить такую конструкцию, ученые смешали карбид кальция (соединение кальция с углеродом) с различными солями металлов и нагрели в потоке хлора. При таком воздействии соли металлов восстановились до чистых металлов, а карбид кальция разложился до высокочистого углерода.

— У нас частицы металлов «проплавили» углерод и частично погрузились в него, — отметил Константин Родыгин. — Получились своего рода металлические «айсберги» в углеродном «море». Более того, тонкая, всего в несколько атомов толщиной, углеродная пленка частично покрывала металлические верхушки, прочно удерживая металл и не давая ему покинуть поверхность. Мы получили палладий, платину, золото, серебро, медь и многие другие металлы на углероде, и даже их сплавы.

Новые катализаторы можно применять для производства не только полиэтилена.

— Они превращают самые разные соединения в нужные, например, используемые для производства пестицидов, парфюмерной продукции, пластиков, — рассказал старший научный сотрудник ЦНХТ ИК СО РАН Роман Мироненко.

Ученые считают, что у нового подхода действительно будет положительный экономический эффект. По мнению заведующего лабораторией «Функциональные композиционные материалы» центра НТИ «Цифровое материаловедение» МГТУ им. Н.Э. Баумана Александра Полежаева, новые эффективные каталитические системы могут сэкономить миллионы долларов и повысить эффективность и экологичность существующих производств.

Отметим, что после начала "военной спецоперации" в России наблюдается дефицит некоторых марок полимерных материалов. Его связывают в том числе с недостатком импортных катализаторов для синтеза полимеров.