catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2022-1-5-19catal-797Research ArticleОБЩИЕ ВОПРОСЫ КАТАЛИЗАGENERAL PROBLEMS OF CATALYSISОсобенности импрегнации благородных металлов в полимерную матрицу сверхсшитого полистиролаFeatures of the noble metals impregnation into the polymeric matrix of hyper-cross-linked polystyreneБыковА. В.BykovA. V.ctls@kalvis.ruНикошвилиЛ. Ж.NikoshviliL. Zh.ctls@kalvis.ruДемиденкоГ. Н.DemidenkoG. N.ctls@kalvis.ruСульманМ. Г.SulmanM. G.ctls@kalvis.ruKiwi-MinskerL.Kiwi-MinskerL.ctls@kalvis.ruТверской государственный технический университет (ТвГТУ)РоссияTver State Technical UniversityRussian FederationТверской государственный университет (ТвГУ)РоссияTver State UniversityRussian Federation202221012022221519Copyright © LLC "KALVIS", 20222022LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/797

Коммерческий сверхсшитый полистирол (СПС) проявил себя как перспективный носитель для создания гетерогенных катализаторов, предназначенных для процессов тонкого органического синтеза. В рамках данной работы проведено обобщение результатов многолетних исследований по созданию гетерогенных Pd-, Pt- и Ru-содержащих катализаторов на основе СПС марок MN100 и MN270. Приведены данные по характеризации СПС и катализаторов на их основе комплексом физических и физико-химических методов анализа. Показано, что коммерческий СПС может применяться для синтеза катализаторов в виде сферических гранул либо может быть предварительно измельчен до состояния порошка. Форма СПС наряду с природой прекурсора металла-катализатора существенным образом влияет на распределение соединений Pd, Pt и Ru и на размеры формирующихся в полимерном окружении металлосодержащих наночастиц. Кроме того, в работе впервые подробно рассмотрено влияние обработки катализаторов в токе водорода при 300 °С на химический состав поверхности образцов порошка MN100, пропитанного соединениями Pd, Pt и Ru.

Commercial hyper-cross-linked polystyrene (HCLPS) was shown to be a promising support for the development of heterogeneous catalysts intended for fine organic synthesis. This paper summarizes the results of multiyear studies on the creation of heterogeneous Pd-, Ptand Ru-containing catalysts based on MN100 and MN270 HCLPS. Data obtained by characterization of HCLPS and the related catalysts using various physical and physicochemical methods are reported. It was shown that commercial HCLPS can be used in the catalyst synthesis as spherical grains or as a powder. The form of HCLPS, along with the features of the metal catalyst precursor, essentially affect the distribution of Pd, Pt and Ru compounds and the sizes of metal-containing nanoparticles formed in the polymer environment. In addition, this is the first study that considers in detail the effect of catalyst treatment in flowing hydrogen at 300 °C on the surface chemical composition of the MN100 powder samples impregnated with Pd, Pt and Ru compounds.

сверхсшитый полистиролпалладийплатинарутенийнаночастицыhyper-cross-linked polystyrenepalladiumplatinumrutheniumnanoparticlesReferencesDawson R., Cooper A.I., Adams D.J. // Progr. Polym. Sci. 2012. Vol. 37. P. 530–563.Dawson R., Cooper A.I., Adams D.J. // Progr. Polym. Sci. 2012. Vol. 37. P. 530–563.Jiang J.-X., Cooper A.I. // Top. Curr. Chem. 2010. Vol. 293. P. 1–33.Jiang J.-X., Cooper A.I. // Top. Curr. Chem. 2010. Vol. 293. P. 1–33.McKeown N.B., Budd P.M. // Macromolecules. 2010. Vol. 43. P. 5163–5176.McKeown N.B., Budd P.M. // Macromolecules. 2010. Vol. 43. P. 5163–5176.Maly K.E. // J. Mater. Chem. 2009. Vol. 19. P. 1781–1787.Maly K.E. // J. Mater. Chem. 2009. Vol. 19. P. 1781–1787.Kaur P., Hupp J.T., Nguyen S.T. // ACS Catal. 2011. Vol. 1. P. 819–835.Kaur P., Hupp J.T., Nguyen S.T. // ACS Catal. 2011. Vol. 1. P. 819–835.Moore J.C. // J. Polym. Sci. 1964. Vol. A 2. P. 835–843.Moore J.C. // J. Polym. Sci. 1964. Vol. A 2. P. 835–843.Dell’Anna M.M., Romanazzi G., Mastrorilli P. // Current Org. Chem. 2013. Vol. 17. P. 1236–1273.Dell’Anna M.M., Romanazzi G., Mastrorilli P. // Current Org. Chem. 2013. Vol. 17. P. 1236–1273.Dabbawala A.A., Mishra D.K., Hwang J.-S. // Catal. Today. 2016. Vol. 265. P. 163–173.Dabbawala A.A., Mishra D.K., Hwang J.-S. // Catal. Today. 2016. Vol. 265. P. 163–173.Wang K., Jia Z., Yang X., Wang L., Gu Y., Tan B. // J. Catal. 2017. Vol. 348. P. 168–176. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021951717300581 - %21Wang K., Jia Z., Yang X., Wang L., Gu Y., Tan B. // J. Catal. 2017. Vol. 348. P. 168–176. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021951717300581 - %21Huang J., Huang K., Yan C. // J. Hazard. Mater. 2009. Vol. 167. P. 69–74.Huang J., Huang K., Yan C. // J. Hazard. Mater. 2009. Vol. 167. P. 69–74.Demirocak D.E., Ram M.K., Srinivasan S.S., Kumar A., Goswami D.Y., Stefanakos E.K. // Int. J. Hydrogen Energy. 2012. Vol. 37. P. 12402–12410.Demirocak D.E., Ram M.K., Srinivasan S.S., Kumar A., Goswami D.Y., Stefanakos E.K. // Int. J. Hydrogen Energy. 2012. Vol. 37. P. 12402–12410.Tsyurupa M.P., Davankov V.A. // React. Funct. Polym. 2006. Vol. 66. P. 768–779.Tsyurupa M.P., Davankov V.A. // React. Funct. Polym. 2006. Vol. 66. P. 768–779.Lyubimov S.E., Vasil’ev A.A., Korlyukov A.A., Ilyin M.M., Pisarev S.A., Matveev V.V., Chalykh A.E., Zlotin S.G., Davankov V.A. // React. Funct. Polym. 2009. Vol. 69. P. 755–758.Lyubimov S.E., Vasil’ev A.A., Korlyukov A.A., Ilyin M.M., Pisarev S.A., Matveev V.V., Chalykh A.E., Zlotin S.G., Davankov V.A. // React. Funct. Polym. 2009. Vol. 69. P. 755–758.Salam N., Mondal P., Mondal J., Roy A.S., Bhaumik A., Islam S.M. // RSC Advances. 2012. Vol. 2. P. 6464–6477.Salam N., Mondal P., Mondal J., Roy A.S., Bhaumik A., Islam S.M. // RSC Advances. 2012. Vol. 2. P. 6464–6477.Dabbawala A.A., Sudheesh N., Bajaj H.C. // Dalton Trans. 2012. Vol. 41. P. 2910–2917.Dabbawala A.A., Sudheesh N., Bajaj H.C. // Dalton Trans. 2012. Vol. 41. P. 2910–2917.Salam N., Kundu S.K., Roy A.S., Mondal P., Ghosh K., Bhaumik A., Islam S.M. // Dalton Trans. 2014. Vol. 43. P. 7057–7068.Salam N., Kundu S.K., Roy A.S., Mondal P., Ghosh K., Bhaumik A., Islam S.M. // Dalton Trans. 2014. Vol. 43. P. 7057–7068.Xu S., Luo Y., Tan B. // Macromol. Rapid. Commun. 2013. Vol. 34. P. 471–484.Xu S., Luo Y., Tan B. // Macromol. Rapid. Commun. 2013. Vol. 34. P. 471–484.Li B., Gong R., W. Wang, Huang X., Zhang W., Li H., Hu C., Tan B. // Macromolecules. 2011. Vol. 44. P. 2410–2414.Li B., Gong R., W. Wang, Huang X., Zhang W., Li H., Hu C., Tan B. // Macromolecules. 2011. Vol. 44. P. 2410–2414.Luo Y., Li B., Wang W., Wu K., Tan B. // Adv. Mater. 2012. Vol. 24. P. 5703–5707.Luo Y., Li B., Wang W., Wu K., Tan B. // Adv. Mater. 2012. Vol. 24. P. 5703–5707.Li B., Guan Z., Wang W., Yang X., Hu J., Tan B., Li T. // Adv. Mater. 2012. Vol. 24. P. 3390–3395.Li B., Guan Z., Wang W., Yang X., Hu J., Tan B., Li T. // Adv. Mater. 2012. Vol. 24. P. 3390–3395.Dawson R., Stöckel E., Holst J.R., Adams D.J., Cooper A.I. // Energy Environ. Sci. 2011. Vol. 4. P. 4239–4245.Dawson R., Stöckel E., Holst J.R., Adams D.J., Cooper A.I. // Energy Environ. Sci. 2011. Vol. 4. P. 4239–4245.Tsyurupa M.P., Blinnikova Z.K., Davidovich Y.u.A., Lyubimov S.E., Naumkin A.V., Davankov V.A. // React. Funct. Polym. 2012. Vol. 72. P. 973–982.Tsyurupa M.P., Blinnikova Z.K., Davidovich Y.u.A., Lyubimov S.E., Naumkin A.V., Davankov V.A. // React. Funct. Polym. 2012. Vol. 72. P. 973–982.Davankov V.A., Tsyurupa M.P. // React. Polym., 1990. Vol. 13. P. 27–42.Davankov V.A., Tsyurupa M.P. // React. Polym., 1990. Vol. 13. P. 27–42.Бронштейн Л.М., Сидоров С.Н., Валецкий П.М. // Успехи химии. 2004. Т. 73. C. 542–558.Бронштейн Л.М., Сидоров С.Н., Валецкий П.М. // Успехи химии. 2004. Т. 73. C. 542–558.Bronstein L.M., Matveeva V.G., Sulman E.M. Nanoparticles and Catalysis (Ed.: D. Astruć). 2007. P. 93–127.Bronstein L.M., Matveeva V.G., Sulman E.M. Nanoparticles and Catalysis (Ed.: D. Astruć). 2007. P. 93–127.Bronstein L.M. Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology (Ed.: H.S. Nalwa). 2004. Vol. 7. P. 193–206.Bronstein L.M. Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology (Ed.: H.S. Nalwa). 2004. Vol. 7. P. 193–206.Cortina J.L., Kautzmann R.M., Gliese R., Sampaio C.H. // React. Funct. Polym. 2004. Vol. 60. P. 97–107.Cortina J.L., Kautzmann R.M., Gliese R., Sampaio C.H. // React. Funct. Polym. 2004. Vol. 60. P. 97–107.Sulman E.M., Nikoshvili L., Matveeva V.G., Tyamina I., Sidorov A.I., Bykov A.V., Demidenko G.N., Stein B.D., Bronstein L.M. // Top. Catal. 2012. Vol. 55. P. 492–497.Sulman E.M., Nikoshvili L., Matveeva V.G., Tyamina I., Sidorov A.I., Bykov A.V., Demidenko G.N., Stein B.D., Bronstein L.M. // Top. Catal. 2012. Vol. 55. P. 492–497.Doluda V.Y., Sulman E.M., Matveeva V.G., Sulman M.G., Lakina N.V., Sidorov A.I., Valetsky P.M., Bronstein L.M. // Chem. Eng. J. 2007. Vol. 134. P. 256–261.Doluda V.Y., Sulman E.M., Matveeva V.G., Sulman M.G., Lakina N.V., Sidorov A.I., Valetsky P.M., Bronstein L.M. // Chem. Eng. J. 2007. Vol. 134. P. 256–261.Sapunov V.N., Grigoryev M.Ye., Sulman E.M., Konyaeva M.B., Matveeva V.G. // J. Phys. Chem. A. 2013. Vol. 117. P. 4073–4083.Sapunov V.N., Grigoryev M.Ye., Sulman E.M., Konyaeva M.B., Matveeva V.G. // J. Phys. Chem. A. 2013. Vol. 117. P. 4073–4083.Проценко И.И., Абусуек Д.А., Никошвили Л.Ж., Быков А.В., Матвеева В.Г., Сульман Э.М. // Катализ в промышленности. 2018. Т. 18. № 2. C. 72–84.Проценко И.И., Абусуек Д.А., Никошвили Л.Ж., Быков А.В., Матвеева В.Г., Сульман Э.М. // Катализ в промышленности. 2018. Т. 18. № 2. C. 72–84.Bykov A.V., Alekseeva D.V., Demidenko G.N., Vasiliev A.L., Nikoshvili L., Kiwi-Minsker L. // Catalysts. 2020. Vol. 10. P. 1362. https://doi.org/10.3390/catal10111362Bykov A.V., Alekseeva D.V., Demidenko G.N., Vasiliev A.L., Nikoshvili L., Kiwi-Minsker L. // Catalysts. 2020. Vol. 10. P. 1362. https://doi.org/10.3390/catal10111362Nikoshvili L.Zh., Nemygina N.A., Khudyakova T.E., Tiamina I.Yu., Bykov A.V., Stein B.D., Sulman E.M., Kiwi-Minsker L. // J. Nanomater. 2019. Vol. 2019. Article ID 6262176, 7 pages.Nikoshvili L.Zh., Nemygina N.A., Khudyakova T.E., Tiamina I.Yu., Bykov A.V., Stein B.D., Sulman E.M., Kiwi-Minsker L. // J. Nanomater. 2019. Vol. 2019. Article ID 6262176, 7 pages.Nikoshvili L., Bakhvalova E.S., Bykov A.V., Sidorov A.I., Vasiliev A.L., Matveeva V.G., Sulman M.G., Sapunov V.N., Kiwi-Minsker L. // Processes. 2020. Vol. 8. P. 1653. https://doi.org/10.3390/pr8121653Nikoshvili L., Bakhvalova E.S., Bykov A.V., Sidorov A.I., Vasiliev A.L., Matveeva V.G., Sulman M.G., Sapunov V.N., Kiwi-Minsker L. // Processes. 2020. Vol. 8. P. 1653. https://doi.org/10.3390/pr8121653Nikoshvili L.Zh., Sulman E.M., Kiwi-Minsker L. // Chem. Eng. Trans. 2019. Vol. 76. P. 859–864.Nikoshvili L.Zh., Sulman E.M., Kiwi-Minsker L. // Chem. Eng. Trans. 2019. Vol. 76. P. 859–864.Nemygina N.A., Nikoshvili L.Zh., Bykov A.V., Sidorov A.I., Molchanov V.P., Sulman M.G., Tiamina I.Yu., Stein B.D., Matveeva V.G., Sulman E.M., Kiwi-Minsker L. // Org. Process Res. Dev. 2016. Vol. 20. P. 1453–1460.Nemygina N.A., Nikoshvili L.Zh., Bykov A.V., Sidorov A.I., Molchanov V.P., Sulman M.G., Tiamina I.Yu., Stein B.D., Matveeva V.G., Sulman E.M., Kiwi-Minsker L. // Org. Process Res. Dev. 2016. Vol. 20. P. 1453–1460.Nemygina N.A., Nikoshvili L.Zh., Matveeva V.G., Sulman M.G., Sulman E.M., Kiwi-Minsker L. // Top. Catal. 2016. Vol. 59. P. 1185–1195.Nemygina N.A., Nikoshvili L.Zh., Matveeva V.G., Sulman M.G., Sulman E.M., Kiwi-Minsker L. // Top. Catal. 2016. Vol. 59. P. 1185–1195.Sulman E., Bronstein L., Matveeva V., Sulman M., Lakina N., Doluda V., Valetsky P. // Nanocatalysis (Ed: D.Yu. Murzin). 2006. P. 51–98.Sulman E., Bronstein L., Matveeva V., Sulman M., Lakina N., Doluda V., Valetsky P. // Nanocatalysis (Ed: D.Yu. Murzin). 2006. P. 51–98.Adrio L.A., Nguyen B.N., Guilera G., Livingston A.G., Hii K.K.M. // Catal. Sci. Technol. 2012. Vol. 2. P. 316–323.Adrio L.A., Nguyen B.N., Guilera G., Livingston A.G., Hii K.K.M. // Catal. Sci. Technol. 2012. Vol. 2. P. 316–323.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.