Ученые разработали каталитическую систему, позволяющую проводить две разные, но последовательные химические реакции в едином объеме.
Твердофазные катализаторы играют очень важную роль в современной промышленности и используются для ускорения процессов получения разнообразных химических соединений. Эти катализаторы представляют из себя частички металлов нанометрового размера, закрепленных на твердом носителе. Их можно подвергать определенным модификациям, чтобы «заставить» катализировать самые разнообразные реакции. Как правило, в один момент времени в одной и той же системе катализатор осуществляет протекание какой-либо одной реакции, поскольку очень сложно проводить параллельно несколько реакций на одном катализаторе – получается «винегрет». А это было бы очень удобно для индустрии.
Учеными Калифорнийского университета придуман двухслойный тандемный катализатор. Первый слой состоит из нанокубиков платины, закрепленных на твердой кремниевой подложке. Второй монослой из нанокубиков оксида церия закреплен поверх первого монослоя. Между этими двумя слоями, а также между слоем платины и подложкой остаются мельчайшие (наноскопические) зазоры, т.н. интерфейс, или контактирующая поверхность. Площадь ее огромна, и на всей этой площади осуществляется катализ.
В таком двухслойном катализаторе ученые провели синтез пропаналя, состоящий из двух последовательных реакций: на первом интерфейсе (между платиной и церием) шла реакция разложения метанола, продукты этой реакции – оксид углерода и водород – сразу использовались во второй реакции гидроформилирования этилена (с образованием пропаналя), протекающей на втором интерфейсе (между платиной и кремниевой подложкой).
Это изобретение – первый шаг в эпоху «умных» катализаторов, однако, предстоит еще большая работа, чтобы свести к минимуму образование побочных продуктов и увеличить количество одновременно проводимых реакций.
