Effect of Characteristics of Polymer Microgel Catalysts on the Efficiency of Interfacial Catalysis

M. V. Anakhov; Анахов М. В.; R. A. Gumerov; Гумеров Р. А.; I. I. Potemkin; Потемкин И. И.

doi:10.31857/S2308114723700218

ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛИМЕРНЫХ МИКРОГЕЛЕЙ-КАТАЛИЗАТОРОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ МЕЖФАЗНОГО КАТАЛИЗА

Авторы: Анахов М.В.¹, Гумеров Р.А.¹, Потемкин И.И.¹
Учреждения:
1. Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова. Физический факультет
Выпуск: Том 65, № 1 (2023)
Страницы: 110-121
Раздел: Статьи
URL: https://rjmseer.com/2308-1147/article/view/674811
DOI: https://doi.org/10.31857/S2308114723700218
EDN: https://elibrary.ru/HOITKS
ID: 674811

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

С помощью компьютерного моделирования методом диссипативной динамики частиц исследовано влияние архитектуры и состава гидрофильного микрогеля-катализатора на скорость межфазной каталитической реакции, проходящей на границе вода–масло с участием реагентов, растворенных в противоположных фазах. Показано, что снижение плотности сшивки микрогеля, наличие полости в его архитектуре и увеличение ее размера, добавление в состав макромолекулы гидрофобных сомономеров, а также возрастание степени растворимости сетчатой макромолекулы в масле способствуют повышению скорости каталитической реакции за счет увеличения площади контакта вода–масло–микрогель и росту числа контактов реагентов и каталитических групп. Однако в случае амфифильных и растворимых в обеих фазах микрогелей ускорение реакции сдерживается низкой скоростью диффузии реагентов и быстрым уменьшением концентрации реагентов в окрестности каталитических центров.

Список литературы

Karg M., Pich A., Hellweg T., Hoare T., Lyon L.A., Crassous J.J., Suzuki D., Gumerov R.A., Schneider S., Potemkin I.I., Richtering W. // Langmuir. 2019. V. 35. № 19. P. 6231.
Anakhov M.V., Gumerov R.A., Potemkin I.I. // Mendeleev Commun. 2020. V. 30. № 5. P. 555.
Richtering W. // Langmuir. 2012. V. 28. № 50. P. 17218.
Li Z., Ngai T. // Nanoscale. 2013. V. 5. № 4. P. 1399.
Wechsler M.E., Stephenson R.E., Murphy A.C., Oldenkamp H.F., Singh A., Peppas N.A. // Biomed. Microdevices. 2019. V. 21. № 2. P. 31.
Dirksen M., Dargel C., Meier L., Brändel T., Hellweg T. // Colloid Polym. Sci. 2020. V. 298. № 6. P. 505.
Van Tran V., Park D., Lee Y.C. // Environ. Sci. Pollut. Res. 2018. V. 25. № 25. P. 24569.
Naseem K., Hussain Farooqi Z., Zia Ur Rehman M., Atiq Ur Rehman M., Ghufran M. // Rev. Chem. Eng. 2019. V. 35. № 2. P. 285.
Kozhunova E.Y., Komarova G.A., Anakhov M.V., Gumerov R.A., Potemkin I.I. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2022. V. 14. № 51. P. 57244.
Wiese S., Spiess A.C., Richtering W. // Angew. Chem. Int. Ed. 2013. V. 52. № 2. P. 576.
Ajmal M., Demirci S., Siddiq M., Aktas N., Sahiner N. // New J. Chem. 2016. V. 40. № 2. P. 1485.
Shah L.A., Haleem A., Sayed M., Siddiq M. // J. Environ. Chem. Eng. 2016. V. 4. № 3. P. 3492.
Borrmann R., Palchyk V., Pich A., Rueping M. // ACS Catal. 2018. V. 8. № 9. P. 7991.
Tan K.H., Xu W., Stefka S., Demco D.E., Kharandiuk T., Ivasiv V., Nebesnyi R., Petrovskii V.S., Potemkin I.I., Pich A. // Angew. Chemie Int. Ed. 2019. V. 58. № 29. P. 9791.
Kleinschmidt D., Fernandes M.S., Mork M., Meyer A.A., Krischel J., Anakhov M.V., Gumerov R.A., Potemkin I.I., Rueping M., Pich A. // J. Colloid Interface Sci. 2020. V. 559. P. 76.
Kleinschmidt D., Nothdurft K., Anakhov M.V., Meyer A.A., Mork M., Gumerov R.A., Potemkin I.I., Richtering W., Pich A. // Mater. Adv. 2020. V. 1. № 8. P. 2983.
Sabadasch V., Dirksen M., Fandrich P., Cremer J., Biere N., Anselmetti D., Hellweg T. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2022. V. 14. № 43. P. 49181.
Dubey N.C., Gaur D., Tripathi B.P. // J. Polym. Sci. 2023.
Gumerov R.A., Rumyantsev A.M., Rudov A.A., Pich A., Richtering W., Möller M., Potemkin I.I. // ACS Macro Lett. 2016. V. 5. № 5. P. 612.
Bochenek S., Camerin F., Zaccarelli E., Maestro A., Schmidt M.M., Richtering W., Scotti A. // Nat. Commun. 2022. V. 13. № 1. P. 3744.
Gumerov R.A., Filippov S.A., Richtering W., Pich A., Potemkin I.I. // Soft Matter. 2019. V. 15. № 19. P. 3978.
Gumerov R.A., Anakhov M.V., Potemkin I.I. // Dokl. Chem. 2023. accepted.
Hoogerbrugge P.J., Koelman J.M.V.A. // Europhys. Lett. 1992. V. 19. № 3. P. 155.
Español P., Warren P. // Europhys. Lett. 1995. V. 30. № 4. P. 191.
Groot R.D., Warren P.B. // J. Chem. Phys. 1997. V. 107. № 11. P. 4423.
Biglione C., Neumann-Tran T.M.P., Kanwal S., Klinger D. // J. Polym. Sci. 2021. V. 59. № 22. P. 2665.
Goicochea A.G., Romero-Bastida M., López-Rendón R. // Mol. Phys. 2007. V. 105. № 17–18. P. 2375.
Thompson A.P., Aktulga H.M., Berger R., Bolintineanu D.S., Brown W.M., Crozier P.S., in ’t Veld P.J., Kohlmeyer A., Moore S.G., Nguyen T.D., Shan R., Stevens M.J., Tranchida J., Trott C., Plimpton S.J. // Comput. Phys. Commun. 2022. V. 271. P. 108171.
Wang H. // Catalysts. 2019. V. 9. № 3. P. 244.
Kaneko S., Kumatabara Y., Shirakawa S. // Org. Biomol. Chem. 2016. V. 14. № 24. P. 5367.
Vianello C., Piccolo D., Lorenzetti A., Salzano E., Maschio G. // Ind. Eng. Chem. Res. 2018. V. 57. № 34. P. 11517.
Schmidt F., Cokoja M. // Green Chem. 2021. V. 23. № 2. P. 708.
Stukowski A. // JOM. 2014. V. 66. № 3. P. 399.
Nayak S., Gan D., Serpe M.J., Lyon L.A. // Small. 2005. V. 1. № 4. P. 416.
Geisel K., Rudov A.A., Potemkin I.I., Richtering W. // Langmuir. 2015. V. 31. № 48. P. 13145.
Voevodin V.V., Antonov A.S., Nikitenko D.A., Shvets P.A., Sobolev S.I., Sidorov I.Y., Stefanov K.S., Voevodin V.V., Zhumatiy S.A. // Supercomput. Front. Innov. 2019. V. 6. № 2. P. 4.