Высокоэффективный катализатор дегидрирования амин-боранов — на шаг ближе к водородной энергетике

Водород — перспективный экологически чистый вид топлива. Его использование, в отличие от нефти и природного газа, не приводит к побочному выбросу угарного газа и не загрязняет атмосферу. Однако водород образует взрывоопасные смеси с кислородом воздуха, и для его полноценного использования в «зеленой» энергетике необходимы безопасные системы хранения и транспортировки. В качестве таких систем предложено использовать стабильные химические соединения — амин-бораны.

Получать чистый водород из амин-боранов можно с помощью металлоорганических катализаторов. Чаще всего они содержат металлы платиновой группы, которые, несмотря на высокую активность, дороги и требуют специальной утилизации во избежание загрязнений окружающей среды. Поэтому химики ищут альтернативы на основе более дешевых и менее токсичных металлов, например, катализаторы на основе марганца. Этот металл, обладающий низкой токсичностью, представляет особый интерес для фармацевтической отрасли, предъявляющей строгие требования к чистоте продукта.

Ученые из Лаборатории гидридов ИНЭОС РАН с коллегами из Лаборатории координационной химии НЦНИ (Франция) разработали процесс на основе комплексов марганца для контролируемого выделения водорода из амин-боранов. Наблюдение за изменением строения каталитических частиц показало, что активная форма катализатора состоит из двух марганецсодержащих молекул, образующихся из общей молекулы-предшественника. Они одновременно взаимодействуют с амин-бораном, и в результате выделяется водород.

Благодаря обнаружению этого нового необычного механизма взаимодействия амин-борана с катализатором стала возможна направленная оптимизация условий процесса. Полученная каталитическая система оказалась в 8 раз активнее соединений платиновых металлов. В отличие от большинства металлоорганических катализаторов новый комплекс не требует дополнительной активации под действием ультрафиолета или агрессивных веществ. Данная система имеет высокий потенциал для внедрения в производственную практику.

📑Публикация: E.S. Gulyaeva, E.S. Osipova, S.A. Kovalenko, O.A. Filippov, N.V. Belkova, L. Vendier, Y. Canac, E.S. Shubina, D. A. Valyaev, Two active species from a single metal halide precursor: a case study of highly productive Mn-catalyzed dehydrogenation of amine-boranes via intermolecular bimetallic cooperation. Chem. Sci. 2024, 15, 1409.

🔗Ссылка: https://doi.org/10.1039/D3SC05356