Новости химической науки > Новый катализатор позволит получить водород из био-спиртов

В настоящий момент более 80% мирового энергопотребления, так или иначе, связано со сжиганием нефтепродуктов, природного газа или каменного угля. Тем не менее, невозобновляемость этих природных ресурсов наряду с потенциальным вредом, который может нанести их сгорание окружающей среде, все в большей степени заставляет ученых и технологов разрабатывать новые способы решения энергетических проблем, основанные в первую очередь на возобновляемом сырье.

Одним из перспективных подходов к решению этой проблемы может представлять получение водорода из биомассы; затем водород сможет найти применение, например, в качестве источника энергия для топливных ячеек.

Исследователи из группы Матиаса Беллера (Matthias Beller) из Института Катализа им. Лейбница в Ростоке разработали новый катализатор, который позволяет получать водород переработкой спиртов, выделяемых из биологического сырья (био-спиртов). Разработанный каталитический процесс отличается хорошей производительностью даже при протекании в относительно мягких условиях.

Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, No. 41, 9593

Получение водорода из этанола и других спиртов представляет собой достаточно непростую задачу, для дегидрирования спиртов требуются активные катализаторы. Недостатком ранее разработанных каталитических процессов извлечения водорода из спиртов являются чересчур жесткие условия их реализации – температура процесса даже в присутствии сильных оснований должна превышать 200°C. Исследователи из Ростока поставили перед собой и успешно решили задачу разработки катализатора, способствующего ускорять целевую реакцию в гораздо более мягких условиях.

Полученный исследователями катализатор демонстрирует ранее недостижимую эффективность в дегидрировании спиртов с выделением водорода. Разработанная немецкими исследователями система является первой в своем роде системой, способной извлекать водород из спиртов при температуре 100°C в отсутствие оснований или других добавок.

После нескольких первоначальных успешных испытаний с модельным спиртом, относительно легко подвергающимся отщеплению водорода (изопропанол), исследователи решили проверить новую систему на этаноле. Этанол привлекает все большее внимание в качестве возобновляемого источника химического сырья, однако его каталитическую конверсию, протекающую с выделением водорода достаточно сложно осуществить. Тем не менее, даже для этанола новая каталитическая система демонстрировала высокую конверсию этанола в условиях еще даже более мягких, чем для изопропанола (60–80°C). В сравнении с каталитическими системами изученными ранее, наблюдается десятикратное увеличение активности.

Активный катализатор, благодаря которому протекает эта реакция, представляет собой генерируемый in situ дигидридный рутениевый комплекс, стабилизированный тридентатным азотсодержащим лигандом, экранирующим атом рутения с трех сторон. При нагревании водород элиминируется из состава рутениевого комплекса, и координационно-ненасыщенная рутенийсодержащая частица, взаимодействуя с этанолом или бутанолом, отщепляет от молекулы спирта два атома водорода, регенерируя каталитический цикл.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, No. 41, 9593, DOI: 10.1002/anie.201104722

метки статьи: #кинетика и катализ, #химическая технология