8. Наночастицы металла и сплавов, иммобилизованные на полимерных коллоидах: новый класс эффективных катализаторов.

Количественное сравнение каталитической активности наночастиц металла, иммобилизованных на различных системах коллоидов-носителей, а именно:

1) сферические полиэлектролитные щетки (СПБ);

2) микрогели ядра в оболочке.

Первая система, представленная частицами носителя SРВ, состоит из твердого ядра полистирола, на который привиты длинные цепочки поли(2-метилпропеноилоксиэтил)триметиламмония хлорида. Эти положительно заряженные полиэлектролитные цепочки образуют плотный слой на поверхности центральных частиц, который связывает ионы металла. Восстановление дает наночастицы металла. Более того, таким способом можно получить наночастицы сплавов различных металлов. Наносплавы, образованные золотом и платиной, можно использовать для генерации отдельных нанокристаллов платины, прикрепленных к поверхности СПБ. В настоящее время эти новые нанокристаллы испытывают на проявление каталитической активности.

Вторая наносистема, представленная микрогелями ядра в оболочке, которые состоят из твердого ядра полистирола и оболочки из поперечно сшитого поли-N-изопропилакриламида. Ионы металла прочно локализованы в сети, вследствие комплексообразования с атомами азота в поли-N-изопропилакриламида. Восстановление этих ионов приводит к почти монодисперсным наночастицам металла, которые образуются только внутри полимерного слоя. Каталитическая активность данных микрогелей ядра в оболочке можно регулировать изменением объема в пределах оболочки этих систем. Следовательно, такие системы ядра с оболочкой можно использовать как «умные» частицы, реагирующие на внешние стимулы.

Каталитические свойства этих двух типов композитных частицзаключается в том,что наночастицы, иммобилизованные в этих полимерных коллоидах, обеспечивают мощный катализ широкого выбора органических веществ, например, реакций соединения Хека и Сузуки.

Рисунок 2. Реакции соединения Хека и Сузуки  представляют собой важные синтетические методы генерации связи C–C.

Обе системы можно реутилизировать без потери каталитической активности. Следовательно, эти композитные системы представляют катализаторы нового типа для водных систем («зеленая химия») с перспективными свойствами.

9.Наноструктурированные катализаторы в технологии диафена фп.

Диафен ФП является эффективным антиоксидантом и антиазонантом для стабилизации каучуков общего назначения, а также различных полимерных материалов. Мировое производство этого продукта и его аналога 6PPD находится на уровне более 100 тыс. тонн в год. Вместе с тем в России в настоящее время этот продукт не выпускается, а высокая цена импортных аналогов сдерживает рост производства каучуков, РТИ, а также ряда полимерных материалов и продукции на их основе. Основы новой патентно-чистой технологии этого практически важного продукта, в которой успешно применяется наноструктурированный гетерогенный катализатор гидрирования и восстановительного алкилирования.

Новая технология Диафена ФП, в которой в качестве исходного сырья используются анилин, нитробензол, ацетон и водород, предполагает осуществление на первой стадии процесса каталитической конденсации анилина и нитробензола с образованием смеси пара-нитродифениламина и пара-нитрозодифениламина с практически количественным выходом. Вторая стадия процесса основана на использовании наноструктурированного катализатора, позволяющего осуществить восстановление смеси полупродуктов водородом до пара-аминодифениламина (ПАДА), а также последующее восстановительное алкилирование ПАДА с участием ацетона и водорода с образованием Диафена ФП.

Рисунок 3.Образование Диафена ФП.

Подробно рассмотрены закономерности протекания процесса в зависимости от физико-химических параметров наноструктурированного катализатора, а также условий проведения реакций.