Разработка эффективных и стабильных нанострук -
турированных каталических систем для применения их в
качестве катодов, при проведении спектра электрохимических реакций

Абстракт: В настоящее время электрохимия является перспективной альтернативой существующим индустриальным методам синтеза ценных химических соединений, для производства которых требуется большое количество ресурсов. Электрохимические методы могут использовать энергию, производимую возобновляемыми источниками, преобразуя ее в более стабильную и транспортабельную форму – энергию химических связей. Кроме того, электрический ток, используемый в качестве «суррогатного реагента», дает возможность избежать токсичных или опасных окисляющих или восстанавливающих реагентов, защитных групп и катализаторов, традиционно используемых в органическом синтезе, кроме того электрохимический синтез дает возможность получения широкого спектра продуктов реакции с высоким выходом. Таким образом, разработка ряда электрохимических стратегий синтеза с использованием эффективных наноструктурированных катализаторов, способных модернизировать существующие промышленные процессы, а также внедрить новые, которые обеспечат более широкий спектр получаемых веществ и доступность производства сложных соединений для специфических структурных фрагментов или химических в молекулах целевых соединений, позволит решить многие экологические и экономические проблемы. Для этого необходимо создание обширного комплекса эффективных катализаторов для применения их в различных видах электрохимического синтеза, для получения широкого спектра продуктов. Для реализации проекта будут проведены комплексные исследования наноструктурированных катализаторов, изучение их влияния на селективность процесса, а также дальнейшее рассмотрение реакционной способности. Анализ экспериментальных данных позволит систематизировать влияние состава полученных катализаторов на их каталитические свойства, а также усовершенствовать стратегии синтеза катализаторов с целью установки молекулярного контроля над структурой, расположением и распределением промоторов катализаторов.

 

Целью данного проекта является разработка эффективных наноструктурированных катализаторов на основе металлов (золото, серебро, никель, медь) и дальнейшее применение их в качестве катодов, для проведения спектра электрохимических реакций гомосочетания и кросс-сочетания с восстановлением СО2 в среде галогенорганических молекул, а так же систематизация влияния состава полученных катализаторов на их каталитические свойства, используя методы машинного обучения с выявлением областей повышенной селективности различных таргетных продуктов по осям состава и структуры образцов. В совокупности, полученные данные будут иметь высокую теоретическую и практическую значимость, а проект в целом обеспечит мультинаправленность и междисциплинарность, создавая основу для пересечения химической технологии, инженерии, и биохимии, предлагая комплексный подход к разработкам в таких областях, как: органический синтез, электрохимия, нанотехнологии, химическая инженерия, фармацевтика и биотехнологии.

- Проведен синтез металлических наночастиц серебра и меди c последующей характеризацией наноструктурированных материалов, с использованием различных методик

- Выполнена оптимизация подхода создания эффективного и стабильных гибридных наноструктурированных электрода для проведения реакций электрохимического синтеза, путем закрепления полученных наноструктурированных материалов на поверхности углеродных подложек:

- Изучена структурная стабильность систем в стандартных электролитах в пределе потенциалов актуальных для различных реакций.