Ученые открыли новый способ получения химикатов из пропилена с помощью диоксида свинца

Исследователи из Университета Тохоку обнаружили новый способ получения ценных промышленных химикатов из пропилена с использованием недорогого материала — диоксида свинца (PbO₂).

Ключевое открытие заключается в том, что атомы кислорода внутри самого катализатора непосредственно участвуют в химической реакции. Это открывает путь к более экологичным и экономичным методам производства ключевых компонентов для повседневных материалов, таких как пластик, текстильные волокна и изоляционные пены.

«Традиционное окисление пропилена зависит от благородных металлах, таких как платина и палладий, которые являются редкими и дорогими», — поясняет профессор Хао Ли, руководивший исследованием.

Ученые продемонстрировали, что диоксид свинца может эффективно катализировать окисление пропилена под действием электричества. Кислород для реакции поступает непосредственно из кристаллической решетки катализатора PbO₂, а не из внешних окислителей.

Процесс работает по принципу перезаряжаемой батареи: катализатор «одалживает» атомы кислорода из своей структуры для запуска реакции, а затем «перезаряжается», извлекая свежий кислород из воды в системе. Эта встроенная система рециркуляции позволяет реакции протекать эффективно и чисто без использования опасных химикатов.

Исследователи подтвердили этот уникальный механизм с помощью передовых методов in situ, позволяющих наблюдать химические процессы в реальном времени. Комбинация электрохимической ИК-спектроскопии и масс-спектрометрии предоставила прямые доказательства участия кислорода решетки в реакции окисления.

«Показав, что кислород решетки играет активную роль, мы открыли новые возможности для проектирования катализаторов, которые одновременно эффективны и экологичны», — добавляет Ли.

В дальнейшем команда планирует усовершенствовать дизайн катализатора, модифицируя электронную структуру диоксида свинца с помощью легирования и управления кислородными вакансиями.

ИИ: Это исследование демонстрирует важный шаг в сторону замены дорогих и редких металлов в промышленном катализе. Использование доступного диоксида свинца с внутренним источником кислорода может значительно удешевить производство многих химических продуктов и снизить экологическую нагрузку.