Исследователи Йокогамского национального университета разработали катализатор на основе распространённого кобальта, который при электролизе превращает более 99% пиридина в пиперидин. Реакция проходит в обычных условиях, а источником водорода служит вода. Результат зависит от поддержания правильного соотношения металлического кобальта и оксида кобальта.
• Когда менять резину на зимнюю: температура важнее даты в календаре
Катализатор также обеспечил избирательное гидрирование других азотсодержащих соединений, включая хинолины, пиразины, нитрилы и нитроарены. Такой подход может снизить потребность в редких и дорогих металлах платиновой группы. Гидрирование широко применяют при производстве лекарств, пластмасс и других химических веществ.
Для создания материала учёные использовали сульфат кобальта и прокалили его при 750 градусах Цельсия. Затем катализатор испытали в электролизёре с анионообменной мембраной. При оптимальных параметрах выход пиперидина, важного компонента синтетической и медицинской химии, превысил 99%.
Во время электролиза кобальт переходит между металлическим состоянием Co(0) и оксидом CoOx. Избыток любой из этих форм снижал эффективность, тогда как промежуточное соотношение обеспечивало лучший результат. «Мы обнаружили, что каталитические свойства кобальта определяются не просто его элементным составом, а динамическим состоянием окисления во время электролиза», — сказал профессор факультета инженерии Йокогамского национального университета Махито Атобэ.
• Перевод часов в октябре 2026 года: россиянам объяснили, нужно ли готовиться к зимнему времени
С помощью рентгеновской спектроскопии, проводившейся непосредственно во время реакции, дополнительных экспериментов и теоретических расчётов исследователи установили роль обеих форм кобальта. Их сочетание создаёт условия для эффективного присоединения пиридина и его последующего гидрирования. Катализатор при этом подавляет нежелательные направления реакции, характерные для более редких катализаторов на основе родия.
При длительном электролизе кобальт может чрезмерно восстанавливаться и утрачивать оптимальное состояние. Учёные решили эту проблему с помощью прерывистого режима работы, что позволило получить пиперидин в граммовых количествах с выходом 89% при стабильном напряжении ячейки. Как сообщает SciTechDaily, авторы планируют проверить управление степенью окисления на других распространённых переходных металлах и в новых синтетических реакциях.
Читайте также:
• Повестка на Госуслугах: что будет, если не явиться в военкомат в срок
• До 1 декабря нужно успеть: кому и за что придётся платить этой осенью
• Когда придут пенсии и пособия в октябре: даты выплат уже известны
