N1-0252: Katalitska in NMR študija bimetalnih katalizatorjev: sinergija med Lewisovimi kislimi mesti in atomi prehodnih kovin pri reakcijah karbonilacije in hidrocianacije
Vodja projekta: dr. Gregor Mali
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 sodelujeta:
35379; Krajnc Andraž
18146; Mali Gregor
2. FAZE PROJEKTA IN NJIHOVA REALIZACIJA
3. BIBLIOGRAFSKE REFERENCE, KI IZHAJAJO NEPOSREDNO IZ IZVAJANJA PROJEKTA
Trenutno še ni objavljenih del, ki bi izhajala iz projekta.
