КАТАЛИТИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ПЕРОКСИДОВ В НЕВОДНЫХ СРЕДАХ НАНОПОРИСТЫМИ ИНАНОРАЗМЕРНЫМИ УГЛЕРОДНЫМИКАТАЛИЗАТОРАМИ
Цель работы - исследование каталитической системы “Углеродный наноматериал - молекулы диацил пероксида в неводной середе” и определение основных факторов, которые влияют на каталитическую активность выбранных материалов. Изучена каталитическая активность нанопористых (активированного угля (АУ)) и наноразмерных (многослойных углеродных нанотрубок (УНТ)) углеродных катализаторов и их модифицированных форм в реакции разложения пероксидов бензоила и лаурила (ПБ и ПЛ соответственно) при комнатной температуре в неводной среде измерением объема выделившегося CO2. Поскольку разложение пероксидов зависит от растворителя, выбор «инертного» осуществлен по результатам предварительных исследований. Этилацетат и тетрахлорметан использовали для ПБ и ПЛ, соответственно. Среди факторов, определяющих каталитическую эффективность исследуемых образцов, были рассмотрены их структурно-сорбционные свойства, химия поверхности и диффузионные параметры проведения реакций. Установлено, что несмотря на высокую площадь поверхности, АУ демонстрируют умеренную каталитическую активность по сравнению с УНТ, поскольку реакция проходит во внутридиффузионной области. Как следствие, их активность определяется текстурными характеристиками углеродной матрицы. Каталитическая активность образцов УНТ превосходит активность АУ в 2-20 раз. Основываясь на рассчитанных коэффициентах диффузии, был сделан вывод, что катализ образцами УНТ проходит в кинетической области на доступной поверхности образцов. Такая каталитически активная поверхность содержит много N-содержащих и основных О-содержащих функциональных групп, поэтому демонстрирует лучшую каталитическую активность в отношении разложения органических пероксидов. Кроме того, поверхность УНТ является более гидрофобной, что способствует реакции, которая проходит в неводных средах. Следует отметить, что скорость разложения стерического ПБ ниже, чем длинноцепочечного ПЛ, как в случае ускорения образцами АУ, так и УНТ. На основе проведенных исследований можно предположить, что мезопористые УНТ с высоким содержанием основных функциональных групп, находящихся на доступной для субстрата поверхности, могут быть хорошей альтернативой распространенным катализаторам разложения органических пероксидов в неводных средах.