Реєстраційний номер
0826U004393, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
29-09-2026
Статус
Наказ про видачу диплома
Назва роботи
Гідрування хінолінів на нанофазних кобальт-вуглецевих каталізаторах
Здобувач
Арабаджи Микола Іванович,
Керівник Колотілов Сергій Володимирович
Опонент Орисик Світлана Іванівна
Опонент Чумаченко Василь Анатолійович
Рецензент Андрійчук Ірина Леонідівна
Рецензент Бичко Ігор Б.
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Інститут фізичної хімії ім. Л. В. Писаржевського Національної академії наук України
Опис
Дисертаційну роботу присвячено дослідженню будови і каталітичних властивостей кобальтовмісних матеріалів, що виявляють каталітичну активність в процесах гідрування хінолінів і широкого ряду ненасичених органічних сполук воднем. Актуальність роботи обумовлена потребою сучасного хімічного виробництва в розробці нових ефективних каталізаторів гідрування, що не містять платинових металів. Кобальтвмісні матеріали, одержані піролізом сполук кобальту(ІІ) з органічними лігандами на інертних носіях, є перспективною альтернативою каталізаторами на основі паладію і платини. Такі матеріали містять вуглецеву складову, роль якої в каталітичних процесах за участю таких систем не з'ясована. Дисертаційну роботу сплановано таким чином, щоб дослідити кобальт-вуглецьвмісні матеріали, такі ж матеріали з модифікованою вуглецевою складовою, ізольовану вуглецеву складову та близькі аналоги таких каталізаторів, що не містять вуглецю.
В дисертаційній роботі розглядаються кобальтовмісні матеріали, одержані за трьома підходами:
1. кобальт-вуглецьвмісний каталізатор гідрування, отриманий піролізом сполуки Co(II) з 1,2-діамінобензолом на аеросилі (SiO2) і його аналог, одержаний в результаті опромінення вихідного каталізатора електронним пучком з енергією 2,3 МеВ. В роботі також виділено і досліджено вуглецеву складову каталізатора, що містить залишкову кількість кобальту, який не розчиняється в HCl і HF;
2. каталізатори гідрування, одержані нанесенням кобальту на аеросил та активоване вугілля відновленням солей Co2+ борогідридом натрію;
3. каталізатори гідрування, одержані відновним термолізом оксалату кобальту або біметалічних оксалатів Co-Mg, Co-Mn в атмосфері водню за 400–500 °C.
При дослідженні каталітичних властивостей одержаних матеріалів – продуктів відновлення оксалатів кобальту і біметалічних оксалатів – в реакції гідрування хіноліну знайдено, що виходи продуктів були в широкому діапазоні від 2 до 100%. В цілому виходу зростали при зменшенні розміру частинок Со, однак у випадку високодисперсних зразків із суттєвою часткою оксидних фаз спостерігалося зниження ефективності, що може пояснюватися нульовою активністю оксидної компоненти в процесі гідрування. За близьких середніх розмірів частинок, у випадку системи з більшою часткою фази Co-hcp, спостерігалися вищі виходи тетрагідрохіноліну, тоді як при гідруванні в присутності систем, де переважала фаза Co-fcc (зокрема, утворених за 500 °C) вихід тетрагідрохіноліну був нижчим, що узгоджується з якісним уявленням про більшу каталітичну активність гексагональної модифікації Co в процесах гідрування.
В результаті виконання роботи одержано ряд нових наукових результатів. Так, встановлено, що опромінення матеріалу, який містить наночастинки кобальту і допований азотом вуглець швидкими електронами (енергія 2,3 МеВ) веде, у більшості випадків, до підвищення виходів продуктів гідрування широкого ряду органічних речовин. Це може бути пояснено зниженням співвідношення вмісту sp3- та sp2-гібридизованого вуглецю у складі каталізатора та збільшенням ступеню графітизації, яке, в свою чергу, веде до збільшення його каталітичної активності.
Показано можливість селективного гідрування бромозаміщених хінолінів зі збереженням зв’язку C–Br у присутності каталізатора, який містить наночастинки кобальту і вуглецевий матеріал, що може пояснюватися тим, що адсорбція таких субстратів відбувається в такий спосіб, який не веде до активації зв’язків C–Br (можливо, шляхом координації атому азоту до наночастинки кобальту і орієнтації ароматичної системи в напрямку від наночастинки кобальту через π-π взаємодії з вуглецевим матеріалом).
Встановлено, що в процесі гідрування хіноліну більш високі виходи досягаються при використання каталізаторів з більшим вмістом гексагональної фази кобальту, що може пояснюватися більш високою каталітичною активністю такої модифікації порівняно з кубічною.
Показано, що вуглецевий матеріал, виділений зі складу каталізатора, одержаного піролізом комплексу кобальту з 1,2-діамінобензолом, складається з аморфного вуглецю і тонких вуглецевих шарів, які згортаються в нанотрубки при видаленні носія (аеросилу). При гідруванні хіноліну в присутності одержаного матеріалу досягається високий вихід 1,2,3,4-тетрагідрохіноліну за суттєво меншого вмісту кобальту порівняно з кількістю, потрібною при використанні вихідного каталізатора, що може пояснюватися важливою роллю одноатомних каталітично-активних кобальтвмісних центрів або власною каталітичною активністю вуглецевого матеріалу.
Практично значущим результатом є роботи є розробка каталізаторів гідрування органічних сполук, які можуть бути використані замість систем на основі платинових металів. Можливість проведення таких реакцій є критично важливою для створення сполук, придатних для подальшої функціоналізації і використання як будівельних блоків при створенні активних речовин для медичної хімії, агрохімії та інших і визначається особливостями адсорбції та конкурентних побічних процесів.
Дата реєстрації
2026-08-07
Додано/оновлено в НРАТ
2026-08-07 / 2026-10-22
