Кислотные катализаторы на основе сульфированного графена
могут быть более дешевой и более экологически чистой альтернативой
концентрированной серной кислоте для использования в индустрии, по той
причине, что они могут быть регенерированы, сообщают китайские ученые.
Ксяобин Фан с коллегами из университета Тяньцзинь создали твердый
катализатор, добавляя 4-бензолдиазасульфонат к суспензии графена. Когда
они тестировали его активность по сравнению с другими катализаторами
гидролиза этилацетата, они обнаружили, что он имеет сравнимую с серной
кислотой активность и имеет большую активность по сравнению с
коммерческой твердой кислотой, под названием Nafion NR50, известной
своей превосходной активностью.
Кислотные участки в большинстве твердых катализаторов могут быть
деградированы водой в реакциях, но катализаторы Фана стабильны в воде и
могут быть повторно использованы без потери активности. Жидкие кислотные
катализаторы эффективны, но нерегенерируемы, поясняет Фан. К тому же
они дороги и трудноудаляемы из реакционной смеси, что приводит к
нерегенерируемым отходам кислоты.
Графен имеет прекрасные механические свойства, большую площадь
поверхности и двумерную структуру. Это позволяет создать идеальную
платформу для закрепления большого количества кислотных функциональных
групп. Кроме того, так как реагенты способны добираться до кислотных
функциональных групп по обеим сторонам листов графена, большинство из
активных участков должны быть доступны.
Фан надеется протестировать катализатор дальше в
кислотно-катализируемых реакциях, таких как этерификация, используя
индифферентный к воде твердый катализатор. Таким образом, группа изучит
новые типы кислотных катализаторов на основе графена.
Текущая нобелевская премия по физике присуждена графену – одному из
самых известных материалов в мире, отмечает Джеймс Кларк, эксперт в
зеленой химической технологии из университета Йорка, Великобритания.
Несмотря на огромное число исследований графена, Кларк был удивлен, что
это первое сообщение о создании кислотного катализатора на основе
графена. Сможет ли этот материал успешно конкурировать со многими
другими известными и зачастую дешевыми катализаторами еще предстоит
выяснить, отметил Кларк. Кроме того, он добавил, что твердые
катализаторы многоразового использования, которые могут функционировать в
воде, будут все более востребованы по мере разработки новых химических
подходов основанных на конструировании молекул с помощью ферментативного
катализа.
