Выходные данные
Статус лаборант-исследователь
Организация Санкт-Петербургский Государственный Университет
Подсекция Катализ
Метки молодой учёный
Электрохимическое получение медного катализатора в ионных жидкостях
Самойленко Д.Е.
Что представляли собой катализаторы?
Здравствуйте,
Благодарю за вопрос.
Нам удалось выяснить, что в ходе электрохимического растворения металлической меди в ионной жидкости образуются комплексы Cu(I) и Cu(II), которые выступают в качестве катализаторов в ходе реакции. О том, что образуются именно комплексные соединения меди с ионной жидкостью, свидетельствуют данные РСА кристалла полученного при растворении медного электрода в 1-этил-3-метилимидазолий ацетате. Комплекс имеет состав – [Emim][Cu2Cl2OAc4].
Какое состояние меди является активным?
Чем обусловлена утрата каталитических свойств?
Можно ли сравнить ваши данные с результатами, полученными на других катализаторах?
Благодарю за интересные вопросы.
Для сравнения мы провели опыты с хлоридами(I и II) и бромидом Cu (I). Бромид оказался наименее эффективным, хлориды оба проявили не плохую каталитическую активность, а электрохимический полученный комплекс меди наиболее эффективным. Наиболее активная форма соответствует комплексу, образованному Cu(I), но этот комплекс на данном этапе нам не удалось выделить в чистом виде ввиду его склонности к окислению кислородом воздуха, в результате которого Cu(I) переходит в Cu(II), который мы уже можем проанализировать, но его каталитическая активность немного ниже, этим и объясняется утрата каталитических свойств. Так у комплекса Cu(I) в модельном синтезе выход 90%+, а у комплекса-Cu(II) выход 50-70% на уровне хлоридов Cu(I и II). Интересно что с помощью пропускания тока нам удалось обратно восстановить каталитически более активную форму с соответствующим выходом продукта.
Сколько циклов регенерации катализатора использовали в исследовании?
Благодарю за вопрос.
Мы не проводили реакций в инертной атмосфере, поэтому катализатор после реакции, при отделении окислялся довольно быстро, что приводило к снижению выхода продукта на 30-35% во втором цикле. Однако подход заключался в том, что мы можем быстро восстановить свойства катализатора с помощью электрического тока. Что мы и осуществили после проведения реакции и и удаления целевого продукта от реакционной массы.
Если у вас есть еще замечания по этому поводу, прошу их сформулировать и написать, чтобы я мог их учесть в дальнейшей работе.
Какое количество катализатора использовали?
В ходе каталитического цикла катализатор должен восстанавливаться. Если в ходе катализа происходит переход Cu(I) в Сu(II), т.е катализатор расходуется, можно ли это называть катализом?
Спасибо за вопрос.
О количестве катализатора, на данный момент, мы можем судить только по массе растворенной меди (3-7 мг).
Боюсь меня не правильно поняли. Переход из Cu(I) в Cu(II) осуществляется не в ходе катализа целевой реакции. В данном случае несовершенность системы выражается в неустойчивости образующегося комплекса под воздействием атмосферы, что накладывает некоторые ограничения на проведение синтеза (инертная атмосфера).
На самом деле его времени жизни более чем хватает для проведения реакции и процесс окисления мы наблюдаем уже постфактум в ходе выделения продукта.
А после выделения мы легко можем восстановить каталитические свойства электрическим током.
Не могли бы вы пояснить, почему вы называете ионные жидкости возобновляемыми ресурсами? Как по-вашему, относятся ли они к «зеленым» реагентам и если да, то по каким параметрам, а если нет, также из каких соображений?
Спасибо за интересный вопрос.
Согласно литературным данным (DOI: 10.1007/978-1-4020-3175-5_14, 10.1021/cr980032t) ионные жидкости можно отнести к «зеленым» реагентам благодаря их нелетучести (даже в вакууме), негорючести, растворимости многих органических и неорганических соединений, а также устойчивости и возможности регенерации.
Для нас было важно показать возможность полной регенерации ионной жидкости (однако в этом может и не быть критичной необходимости, так как активность катализатора может восстанавливаться электрическим током и при экстракции он не удаляется с органическими соединениями) после проведения синтезов.
Так, органические соединения нам удалось легко удалить экстракцией, а растворенную медь мы извлекли путем её электроосаждения на электроде. Таким образом мы можем полагать, что ионные жидкости вполне подходят в качестве возобновляемого ресурса.