Исследовательская группа синтезировала новый металлоорганический комплекс на основе полиоксометаллата, который затем протестировали в качестве катализатора реакций окисления различных сульфидов. Они обнаружили, что комплекс обладает отличными каталитическими характеристиками, хорошей возможностью повторного использования и структурной стабильностью.
Работа команды опубликована в журнале Polyoxometalates.
Ученые во многих областях исследовали селективное окисление сульфидов в сульфоксиды. Сульфоксиды – это органические соединения , содержащие серу и кислород. Эти сульфоксиды представляют собой химические вещества с высокой добавленной стоимостью в фармацевтике, агрохимии, красителях, а также в качестве хиральных вспомогательных веществ, которые являются важными инструментами для создания очень сложных молекул .
Основным способом получения сульфоксидов учеными является реакция каталитического окисления сульфидов с использованием гомогенных или гетерогенных катализаторов и экологически чистых окислителей в мягких условиях . Поэтому учёных интересует возможность разработки эффективного гетерогенного катализатора с превосходной каталитической активностью и лёгкостью разделения в реакциях каталитического окисления.
Полиоксометаллаты (ПОМ) представляют собой класс наноматериалов, обладающих особыми свойствами . Эти особенности включают высокие отрицательные заряды, заметные окислительно-восстановительные способности и доступную органическую прививку. Благодаря этим особенностям ПОМ вызвали большой интерес в приложениях, связанных с энергетикой. Их потенциальное применение варьируется от материаловедения , катализа, медицины, защиты окружающей среды и производства водорода.
Металлоорганические комплексы на основе ПОМ (ПОМОК) представляют собой растущую отрасль ПОМ. ПОМОС не только сочетают в себе выдающиеся свойства ПОМ и металлоорганических комплексов, но также улучшают выщелачивание, растворение и агрегацию ПОМ. Их использовали во многих областях, особенно в катализе.
«Насколько нам известно, существует лишь несколько известных металлоорганических комплексов на основе ПОМ с трехмерным каркасом на основе блоков ПОМ и мостиков металл-органических комплексов, что побудило нас исследовать эту редко исследуемую область исследований. Поскольку медно-органические комплексы обладают интригующими архитектур, топологий и приложений, проектирование и синтез новых POMOC с 3D-структурой на основе POM и медно-органических комплексов по-прежнему остается сложной задачей», — сказал Чжун Чжан из Колледжа химии и материаловедения Бохайского университета.
В ходе этого исследования команда получила и охарактеризовала новый POMOC с добавлением меди под названием CuW-EDDP. Это ПОМОК типа Кеггин. Тип Кеггина описывает структурную форму ПОМ. Тип Кеггина и тип Доусона — два основных типа структур ПОМ.
Команда синтезировала CuW-EDDP в гидротермальных условиях, которые включали трехдневное нагревание в реакторе из нержавеющей стали с последующим охлаждением и сушкой. Команда проанализировала синтезированный ими CuW-EDDP с использованием спектров инфракрасного излучения, элементного анализа и термогравиметрии. Они обнаружили, что CuW-EDDP имеет уникальную трехмерную структуру. Кроме того, они обнаружили, что CuW-EDDP можно использовать в качестве гетерогенного катализатора для селективного окисления различных сульфидов.
Из более ранних исследований команда знала, что POMOC, содержащие медь, демонстрируют превосходную каталитическую способность для многих реакций окисления, особенно селективного окисления сульфидов. Это связано с тем, что ПОМ и медные центры могут действовать как каталитические активные центры, ускоряя процесс каталитического окисления. Обилие медь-активных центров в CuW-EDDP повышает его эффективность в качестве катализатора.
Команда исследовала оптимальные условия реакции для селективного окисления метилфенилсульфида в метилфенилсульфоксид. Они исследовали влияние температуры реакции, дозировок CuW-EDDP, количества трет-бутилгидропероксида и типов растворителей. Они провели несколько различных контрольных экспериментов по селективному окислению метилфенилсульфида в метилфенилсульфоксид.
«Как эффективный гетерогенный катализатор, CuW-EDDP продемонстрировал отличные характеристики, хорошую возможность повторного использования и структурную стабильность в селективном окислении метилфенилсульфида. Он продемонстрировал высокую конверсию (100%) и селективность (98%) в течение 30 минут», — сказал Чжан. Команда также исследовала каталитическую активность CuW-EDDP в отношении окисления других производных сульфидов .
Заглядывая в будущее, команда надеется, что успешный синтез CuW-EDDP может послужить руководством для разработки новых ПОМОС на основе ПОМ типа Кеггина или Доусона и металлоорганических комплексов с новой топологией и уникальными свойствами.
