Nowe układy katalityczne w reakcji hydrosililowania – badanie realizowane ze środków NCN
2022-01-31
Wśród licznych badań naukowych prowadzonych w laboratoriach Działu Badań Naukowych PPNT realizowane są również te, mające na celu uzyskanie nowych katalizatorów heterogenicznych, czyli stanowiących odrębną fazę w środowisku reakcyjnym. Najlepszym tego przykładem są badania zrealizowane w ramach projektu Preludium, finansowanego ze środków Narodowego Centrum Nauki, zatytułowanego: „Materiały SILP na bazie kompozytów tlenkowych i ligniny jako nowe układy katalityczne w reakcji hydrosililowania”, którego kierownikiem jest dr inż. Olga Bartlewicz.
Ideą projektu było uzyskanie układów katalitycznych z rodem i platyną, opartych na nowych materiałach SILP (Supported Ionic Liquid Phase). Koncepcja wytwarzania SILPów opiera się na wykorzystaniu zalet cieczy jonowych oraz materiałów porowatych. W wyniku adsorpcji fizycznej cieczy jonowej i katalizatora na powierzchni nośnika, powstaje całkiem nowy układ katalityczny.
W badaniach jako nośniki wykorzystano układy tlenkowe, takie jak TiO2-SiO2 oraz MgO-SiO2, a także ich połączenia z ligniną. Dzięki bardzo dobrym właściwościom adsorpcyjnym użytych nośników, a także odpowiednio dobranym cieczom jonowym, uzyskano 48 trwałych oraz stabilnych heterogenicznych materiałów katalitycznych z rodem i platyną, które z powodzeniem zostały wykorzystane w reakcji hydrosililowania.
Dlaczego heterogenizacja układów katalitycznych jest tak istotna?
Stosowanie katalizatorów heterogenicznych, dzięki możliwości ich izolacji z mieszaniny poreakcyjnej oraz ponownego wykorzystania w kolejnych cyklach katalitycznych, wpływa na zmniejszenie kosztów procesu, a także częściowe, bądź całkowite wykluczenie metalu z produktu reakcji. Tego typu rozwiązania wpływają nie tylko na aspekt ekonomiczny, ale i również ekologiczny prowadzonych procesów katalitycznych.
Omawiane badania mają na celu ulepszyć procesy reakcji hydrosilolowania, czyli reakcji wykorzystywanej do funkcjonalizowania polisiloksanów oraz syntezy silanów. Badania przyniosły rozwiązanie w postaci nowej grupy katalizatorów, które pozwalają prowadzić proces hydrosililowania bardziej wydajnie, szybciej oraz w łagodniejszych i ekologicznych warunkach. Co warte zaznaczenia, głównym autorem pierwszego na świecie całościowego opracowania procesu hydrosililowania jest prof. Bogdan Marciniec, a reakcja ta stała się obiektem badań w wielu laboratoriach badawczych na mapie Poznania. Dzięki niej, w sposób wydajny otrzymywane są związki, z których wytwarza się m.in.: (poprzez funkcjonalizowanie polisiloksanów) środki powierzchniowo czynne, kauczuki, materiały uszczelniające, ciecze hydrauliczne, ale także (poprzez modyfikację silanów) leki, związki zapachowe lub detergenty.