Новости химической науки > Катализатор работает не только поверхностью

По словам химиков из Германии, гетерогенные катализаторы - это не только активная поверхность, процессы протекающие под поверхностью металла, могут коренным образом изменить направление реакции.

Изучение катализируемого палладием гидрирования алкинов позволило Детре Тешнеру (Detre Teschner) из Института Фрица-Габера (Берлин) определить, что результат реакции полностью зависит он присутствия или отсутствия водорода под поверхностью катализатора.

При наличии водорода под поверхностью катализатора образуются алканы (слева), замещение водорода углеродом приводит к образованию алкенов (справа). (Рисунок из Science, 2008, DOI: 10.1126/science.1155200)

Каталитическое гидрирование используется в промышленности для селективного конвертирования алкинов в алкены, желательно, чтобы далее алкен не гидрировался до алкана или фрагментировался. Изучая палладиевый катализатор situ в ходе реакции в режиме реального времени, Тешнер обнаружил, что на начальном этапе реакции она протекает крайне неселективно. Однако атомы углерода, образующиеся в ходе дефрагментации исходного субстрата, замещают атомы водорода, первоначально размещавшиеся под поверхностью палладиевого катализатора. Эти 'подповерхностные' атомы водорода обладают большей энергией и, как следствие, менее селективны, чем атомы водорода, находящиеся на поверхности металла.

Для изучения процессов, протекающих под поверхностью катализатора, Тешнер использовал две спектроскопические методики - рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию [X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)] и мгновенный гамма-активационный анализ [prompt gamma activation analysis (PGAA)].

По словам Уилфрида Тисо (Wilfred Tysoe), специалиста по гетерогенным катализаторам из Университета Висконсин, главное достижение группы из Берлина - разработка новых методов для анализа катализатора in situ, позволивших им наблюдать изменения в структуре катализатора, которые ранее было невозможно отследить.

Источник: Science, 2008, DOI: 10.1126/science.115520

метки статьи: #кинетика и катализ, #физическая химия, #химия поверхности