Synthesis and Catalytic Properties of Polymer-Immobilized Nanoparticles of Cobalt and Nickel

It is shown that copolymers of poly-(ethylene)-propyleneglycolmaleates (p-EGM and p-PGM) with acrylic acid (AA) can be used as matrices for preparation of effective metal-polymer complexes for hydrogenation of organic compounds. Electron microscopic and dynamic scattering techniques were used for determining the average nanoparticle size equal to 112 nm; the nanoparticles are spheres with uniform distribution along the polymer cross-section. The nickel and cobalt contents are 0.52 and 0.48 wt %, respectively, in p-EGM/AA, 0.49 and 0.51 wt %, respectively, in p-PGM/AA. The temperature elevation from 25 to 40 °C allows the rate of pyridine hydrogenation to be increased due to the catalyst activation, and the number of catalyst active centers to be increased due to swelling of the polymer network and its transition from tight globular to expanded state. An increase in the current strength from 1 to 3 A results in a decrease in the pyridine yield that does not allow current density to be increased in order to shorten the synthesis time. The obtained experimental data make it possible to obtain the target hydrogenation product at higher rates and yields.

1. Poгoвинa Л.З., Вacильев В.Г., Бpaудo Е.Е. // ВМC. Cеpия C. 2008. Т. 50. № 7. C. 1397—1406.

2. Picot D.R., Ross-Murphy S.B. // Polymer Gels and Networks / Ed. by Y. Osada, A.R. Khokhlov // New York: Marcel Dekker. 2002. P. 453-455.

3. Помогайло А.Д., Джардималиева Г.И. Металлополимерные гибридные нанокомпозиты. М.: Наука, 2015. 494 с.

4. Яштулов Н.А., Лебедева М.В., Флид В.Р. // Изв. РАН. Сер. хим. 2015. Т. 64. № 8. С. 1837—1841.

5. Wilcoxon J.P., Abrams B.L. // Chem. Soc. Rev. 2006. Vol. 35. P. 1162-1194.

6. R. Koizhaiganova, H.J. Kim, T. Vasudevan, S. Kudaibergenov, M.S. Lee // Journal of Applied Polymer Science. 2010. Vol. 115. P. 2448—2454.

7. Бектуров Е.А. Полимерные гидрогели. Алматы: Гылым, 1998. 240 с.

8. Feil H., Bae Y. H., Feijen J., W. Kim // Macromolecules. 1992. Vol. 25. P. 5528-5530.

9. Ed. by B.C. Gates, L. Guezi, H. Knosinger. Metal clusters in catalysis. Amsterdam, 1986.

10. Помогайло А.Д., Розенберг А.С., Уфлянд И.Е. Наночастицы металлов в полимерах. М., 2000.

11. Burkeev M.Z., Magzumova A.K., Tazhbaev E.M., Khamitova T.O., Kovaleva A.K., Burkeeva G.K. // Russian Journal of Applied Chemistry. 2013. Vol. 86. № 1. P. 63—68.

12. Пат. РК 0222.1 от 11.11.2013.

13. Буркеев М.Ж., Магзумова А.К., Тажбаев Е., Хамитова Т.О. и др. / Материалы Всероссийской научно-методической конференции. Санкт-Петербург. Т. 3. СПб. Изд-во: Политехн. ун-та, 2012. С. 26—28.

14. Буркеев М.Ж., Тажбаев Е.М., Буркеева Г.К., Ковалева А.К., Давренбеков С.Ж., Копбосынова А.А., Омашева А.В. // Журнал прикладной химии. 2015. № 2 (88). С. 313—319.

15. Innovational pat. 31799/02 (publ. 2008).

16. Магзумува А.К., Буркеев М.Ж., Ковалева А.К., Хамитова Т.О. // Материалы II Междунар. Российско-Казахстанской конф. по химии и химическим технологиям. Караганда, 2012. С. 413—414.

17. Burkeev M.Zh., Sarsenbekova A.Zh., Tazhbaev E.M. // Bulletin of University of Karaganda. Series «Chemistry». 2014. № 2(74). P. 15-20.

18. Кирилюс И.В. Электрокаталитическое гидрирование. Алма-Ата: Наука Каз. ССР, 1981. 135 с.

19. Li Y., Boone E., El-Sayed M.A. // Langmuir. 2002. Vol. 18 P. 4921-4925.

20. Narayanan R., El-Sayed M.A. // Journal of the American Chemical Society. 2003. Vol. 125. P. 8340-8347.

21. Суздалев И.П. Нанотехнология: физико-химия нанокла- стеров, наноструктур и наноматериалов. М.: КомКнига, 2006. 592 с.

22. Бектенова Г.А., Бектуров Е.А. // Полимерные электролиты, гидрогели, комплексы и катализаторы. Алматы, 2007. C. 175—192.

23. Yimiao He, J. Huang, D. Liang, L. Liu, Q. Zhu // Chem. Comm. 2013. V. 49. Iss. 66. P. 7352-7354.

24. Jean-Ho Chu, Wen-Ting Hsu, Yi-Hua Wu, M.-F. Chiang, N.-H. Hsu, H.-P. Huang, M.-J. Wu // J. Org. Chem. 2014. V. 79. Iss. 23. P. 11395-11408.

25. S. Sharma, M. Kumari, D.K. Sharma. Electroreduction of 4-nitrobenzaldehyde in basic medium at Different Electrodes // Nature and Science. 2009. V. 7. № 3. Р. 84-98.

26. Тарасевич М.Р., Орлов С.Б., Школьников Е.И., Торопцева Т.Н., Басова И.Г. и др. Электрохимия полимеров. М.: Наука, 1990. 238 с.