В поисках идеального способа синтеза перекиси водорода
Исследователи разработали высокоселективный катализатор синтеза широко распространённого отбеливателя и дезинфектанта.
Пероксид водорода является знакомым для всех средством дезинфекции, который можно встретить практически в любой домашней аптечке. Еще более значительную роль H2O2 играет в промышленности, где это вещество используется для отбелки целлюлозы при изготовлении бумаги или в качестве окислителя для получения кислородсодержащих органических соединений, как, например, пропиленоксид. Тем не менее, до настоящего времени так и не существует идеального способа крупнотоннажного производства этого реагента.
Исследователи из Университета Осаки (Япония) сообщают, что разработали новый подход к синтезу H2O2, который вполне может считаться тем самым идеальным процессом, поиск которого идет уже многие годы.
В настоящее время основным подходом к промышленному синтезу перекиси водорода является антрахиноновый процесс, насчитывающий большое количество стадий, среди которых последовательное окисление, перегонка и гидрирование. Процесс требует больших затрат энергии и, следовательно, отличается значительной стоимостью. Альтернативные антрахиноновому методы, основанные, например, на катализе наночастицами, позволяют получать H2O2 в одну стадию, однако для них требуется комбинация газообразных H2 и O2, которые могут представлять опасность для крупномасштабного производства. Избежать применения молекулярного водорода удается с помощью фотокаталитической конверсии спиртов в перекись водорода, но у доступных металлооксидных катализаторов низкая селективность в образовании H2O2.
Нитрид углерода с графитоподобной кристаллической решеткой представляет собой селективный фотокатализатор для синтеза пероксида водорода.
Исследователи из группы Ясухиро Сираиси(Yasuhiro Shiraishi) обнаружили, что нитрид углерода с графитоподобной кристаллической решеткой выступает в роли фотокатализатора, позволяющего получать H2O2 с селективностью 90%. Катализатор, который можно получить из недорогого цианамида, представляет собой полимерный материал, состоящий из слоев конденсированных триазиновых фрагментов. При активации источником видимого света катализатор отщепляет водород от этанола, после чего связывает кислород, в результате чего образование H2O2при комнатной температуре.
Сираиси уверен, что дальнейшая оптимизация катализатора может способствовать тому, что в качестве источника водорода будет использоваться вода, а не этанол, а искусственный источник излучения можно будет заменить на солнечный свет, и, если этого удастся достигнуть, будет разработан не только новый экологически безопасный способ промышленного производства H2O2, но и появиться возможность генерации H2O2 in situ для реакций окисления органических веществ.
Как отмечает Грэм Хатчинс (Graham J. Hutchings) из Университета Кардиффа, в группе которого были разработаны высокоселективные металлосодержащие нанокатализаторы для получения H2O2, высокая селективность нового процесса представляет собой значительный шаг вперед в разработке фотокаталитических процессов синтеза пероксида водорода. Однако он подчеркивает, что пока выход H2O2 мал, и скорость новой реакции меньше, чем скорость реакций, основанных на применении газообразного H2, однако, учитывая возможность дальнейшей модификации новой фотокаталитической системы, ее ждет большое будущее.
Пероксид водорода является знакомым для всех средством дезинфекции, который можно встретить практически в любой домашней аптечке. Еще более значительную роль H2O2 играет в промышленности, где это вещество используется для отбелки целлюлозы при изготовлении бумаги или в качестве окислителя для получения кислородсодержащих органических соединений, как, например, пропиленоксид. Тем не менее, до настоящего времени так и не существует идеального способа крупнотоннажного производства этого реагента.
Исследователи из Университета Осаки (Япония) сообщают, что разработали новый подход к синтезу H2O2, который вполне может считаться тем самым идеальным процессом, поиск которого идет уже многие годы.
В настоящее время основным подходом к промышленному синтезу перекиси водорода является антрахиноновый процесс, насчитывающий большое количество стадий, среди которых последовательное окисление, перегонка и гидрирование. Процесс требует больших затрат энергии и, следовательно, отличается значительной стоимостью. Альтернативные антрахиноновому методы, основанные, например, на катализе наночастицами, позволяют получать H2O2 в одну стадию, однако для них требуется комбинация газообразных H2 и O2, которые могут представлять опасность для крупномасштабного производства. Избежать применения молекулярного водорода удается с помощью фотокаталитической конверсии спиртов в перекись водорода, но у доступных металлооксидных катализаторов низкая селективность в образовании H2O2.
Нитрид углерода с графитоподобной кристаллической решеткой представляет собой селективный фотокатализатор для синтеза пероксида водорода.
Исследователи из группы Ясухиро Сираиси(Yasuhiro Shiraishi) обнаружили, что нитрид углерода с графитоподобной кристаллической решеткой выступает в роли фотокатализатора, позволяющего получать H2O2 с селективностью 90%. Катализатор, который можно получить из недорогого цианамида, представляет собой полимерный материал, состоящий из слоев конденсированных триазиновых фрагментов. При активации источником видимого света катализатор отщепляет водород от этанола, после чего связывает кислород, в результате чего образование H2O2при комнатной температуре.
Сираиси уверен, что дальнейшая оптимизация катализатора может способствовать тому, что в качестве источника водорода будет использоваться вода, а не этанол, а искусственный источник излучения можно будет заменить на солнечный свет, и, если этого удастся достигнуть, будет разработан не только новый экологически безопасный способ промышленного производства H2O2, но и появиться возможность генерации H2O2 in situ для реакций окисления органических веществ.
Как отмечает Грэм Хатчинс (Graham J. Hutchings) из Университета Кардиффа, в группе которого были разработаны высокоселективные металлосодержащие нанокатализаторы для получения H2O2, высокая селективность нового процесса представляет собой значительный шаг вперед в разработке фотокаталитических процессов синтеза пероксида водорода. Однако он подчеркивает, что пока выход H2O2 мал, и скорость новой реакции меньше, чем скорость реакций, основанных на применении газообразного H2, однако, учитывая возможность дальнейшей модификации новой фотокаталитической системы, ее ждет большое будущее.
| Источник: | Собственная информация |
| Учетная запись: | himsite.ru |
| Дата: | 03.02.14 |
