Odseki

Vodja projekta: dr. Andraž Krajnc

1. O PROJEKTU:

Vsebina

Katalitska sklopitev dveh majhnih molekul lahko poteka mnogo hitreje, če se vsaka od molekul aktivira na ločenem kovinskem centru. V heterogeni katalizi je še posebej učinkovita kombinacija Lewisovih kislih centrov in atomov prehodnih kovin. Za učinkovito karbonilacijo alkoholov se mora npr. CO aktivirati na kovinskem centru, alkohol pa na Lewisovem mestu. Pri hidrocianaciji se počasni koraki pospešijo, če se nitrili vežejo na Lewisova kisla mesta.

Doslej skoraj ni bilo študij, ki bi pokazale, kako se organske molekule aktivirajo na katalizatorjih z dvema tipoma katalitskih mest. V okviru pričujočega projekta bomo uporabili zmogljivo NMR spektroskopijo v trdnem, da bomo raziskali razporeditev Lewisovih kislih mest in atomov prehodnih kovin ter ugotovili, katera molekula reaktanta se veže na katero katalitsko mesto. Poslužili se bomo zahtevnih NMR meritev z dvojno resonanco, ki jih bomo po potrebi izvedli pri povišanih temperaturah in/ali tlakih. Bližino molekul in Lewisovih katalitskih centrov paramagnetnim kovinskim centrom bomo zaznali prek velikih paramagnetnih premikov v NMR spektrih bližnjih jeder in prek njihovih znatno skrajšanih relaksacijskih časov. Opazovali bomo izotope 1H, 2H, 13C, 15N, 27Al, 29Si, 119Sn itd., v nekaterih primerih tudi s pomočjo izotopske obogatitve vzorcev.

Pri katalizatorjih za hidrocianacijo bomo Lewisova mesta pripeli na površino trdnega nosilca, kovinske centre pa bomo dodali prek kompleksov nikljevega fosfina. Pri katalizatorjih za karbonilacijo bomo oba tipa katalitskih mest vgradili v porozne nosilce, npr. v zeolit ali kovinsko-organski porozni material. Vpogled v preiskovane katalizatorje, ki ga bomo dobili s pomočjo NMR meritev, bo omogočil načrtovanje še učinkovitejših katalizatorjev.

Zgoraj opisano delo v okviru projekta je formalno razdeljeno na naslednjih pet sklopov (povzetek in preplet sklopov je prikazan na sliki spodaj):

1. Izbor in priprava začetnih katalizatorjev

2. Razvoj NMR orodij za študij aktivnih mest v katalizatorjih

3. Statična slika začetnih katalizatorjev (razporeditev katalitskih mest in njihova interakcija z nosilci)

4. Dinamična slika katalizatorjev med delovanjem

5. Načrtovanje izboljšanih katalizatorjev

Sodelujoča organizacija

KU Leuven, Centre for Surface Chemistry and Catalysis

Financiranje projekta

Projekt financira ARRS v okviru cenovne kategorije B za obdobje štirih let v obsegu 2000 letnih ur. Pričetek financiranja je 1. 1. 2022.

Sestava projektne skupine

Na Kemijskem inštitutu v projektni skupini N1-0252 sodelujejo:

35379; Krajnc Andraž 

53731; Ciara Susan Byrne 

34546; Andraž Šuligoj 

2. FAZE PROJEKTA IN NJIHOVA REALIZACIJA

3. BIBLIOGRAFSKE REFERENCE, KI IZHAJAJO NEPOSREDNO IZ IZVAJANJA PROJEKTA 

Objavljeni izvirni znanstveni članki

DALLENES, Jesse, WUYTS, Jonas, VAN VELTHOVEN, Niels, KRAJNC, Andraž, MALI, Gregor, USOLTSEV, Oleg A., BUGAEV, Aram L., VOS, Dirk de. Zeolites as equilibrium-shifting agents in shuttle catalysis. Nature Catalysis. Jun. 2023, vol. 6, iss. 5, str. 495–505, ilustr. ISSN 2520-1158. https://www.nature.com/articles/s41929-023-00967-8, DOI: 10.1038/s41929-023-00967-8. [COBISS.SI-ID 170238211], [JCR, SNIP, WoS, Scopus]

Objavljeni povzetki znanstvenega prispevka na konferenci (vabljeno predavanje)

KRAJNC, Andraž, MALI, Gregor. NMR as a tool in porous materials investigation. V: ZABUKOVEC LOGAR, Nataša (ur.), RAKIĆ, Vesna (ur.), BRONIĆ, Josip (ur.). FEZA 2023 : 9th Conference of the Federation of the European Zeolite Associations, portorž-Portorose Slovenija, 2-6 July 2023 : book of abstracts. [S. l.: Slovenian, Croatian and Serbian Zeolite Associations], 2023. Str. 14. https://feza2023.org/en/. [COBISS.SI-ID 160431619]

Objavljeni povzetek znanstvenega prispevka na konferenci

VOS, Dirk de, DALLENES, Jesse, KRAJNC, Andraž, MALI, Gregor, BUGAEV, Aram L. Zeolites shift equilibria of transfer hydrocyanations and hydroformylations. V: ZABUKOVEC LOGAR, Nataša (ur.), RAKIĆ, Vesna (ur.), BRONIĆ, Josip (ur.). FEZA 2023 : 9th Conference of the Federation of the European Zeolite Associations, portorž-Portorose Slovenija, 2-6 July 2023 : book of abstracts. [S. l.: Slovenian, Croatian and Serbian Zeolite Associations], 2023. Str. 124. https://feza2023.org/en/. [COBISS.SI-ID 160535555]