ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛИМЕРНЫХ МИКРОГЕЛЕЙ-КАТАЛИЗАТОРОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ МЕЖФАЗНОГО КАТАЛИЗА

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ 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.

Об авторах

М. В. Анахов

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова. Физический факультет

Email: igor@polly.phys.msu.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинские горы 1, стр. 2

Р. А. Гумеров

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова. Физический факультет

Email: igor@polly.phys.msu.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинские горы 1, стр. 2

И. И. Потемкин

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова. Физический факультет

Автор, ответственный за переписку.
Email: igor@polly.phys.msu.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинские горы 1, стр. 2

Список литературы

  1. 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.
  2. Anakhov M.V., Gumerov R.A., Potemkin I.I. // Mendeleev Commun. 2020. V. 30. № 5. P. 555.
  3. Richtering W. // Langmuir. 2012. V. 28. № 50. P. 17218.
  4. Li Z., Ngai T. // Nanoscale. 2013. V. 5. № 4. P. 1399.
  5. 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.
  6. Dirksen M., Dargel C., Meier L., Brändel T., Hellweg T. // Colloid Polym. Sci. 2020. V. 298. № 6. P. 505.
  7. Van Tran V., Park D., Lee Y.C. // Environ. Sci. Pollut. Res. 2018. V. 25. № 25. P. 24569.
  8. Naseem K., Hussain Farooqi Z., Zia Ur Rehman M., Atiq Ur Rehman M., Ghufran M. // Rev. Chem. Eng. 2019. V. 35. № 2. P. 285.
  9. 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.
  10. Wiese S., Spiess A.C., Richtering W. // Angew. Chem. Int. Ed. 2013. V. 52. № 2. P. 576.
  11. Ajmal M., Demirci S., Siddiq M., Aktas N., Sahiner N. // New J. Chem. 2016. V. 40. № 2. P. 1485.
  12. Shah L.A., Haleem A., Sayed M., Siddiq M. // J. Environ. Chem. Eng. 2016. V. 4. № 3. P. 3492.
  13. Borrmann R., Palchyk V., Pich A., Rueping M. // ACS Catal. 2018. V. 8. № 9. P. 7991.
  14. 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.
  15. 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.
  16. 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.
  17. Sabadasch V., Dirksen M., Fandrich P., Cremer J., Biere N., Anselmetti D., Hellweg T. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2022. V. 14. № 43. P. 49181.
  18. Dubey N.C., Gaur D., Tripathi B.P. // J. Polym. Sci. 2023.
  19. 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.
  20. Bochenek S., Camerin F., Zaccarelli E., Maestro A., Schmidt M.M., Richtering W., Scotti A. // Nat. Commun. 2022. V. 13. № 1. P. 3744.
  21. Gumerov R.A., Filippov S.A., Richtering W., Pich A., Potemkin I.I. // Soft Matter. 2019. V. 15. № 19. P. 3978.
  22. Gumerov R.A., Anakhov M.V., Potemkin I.I. // Dokl. Chem. 2023. accepted.
  23. Hoogerbrugge P.J., Koelman J.M.V.A. // Europhys. Lett. 1992. V. 19. № 3. P. 155.
  24. Español P., Warren P. // Europhys. Lett. 1995. V. 30. № 4. P. 191.
  25. Groot R.D., Warren P.B. // J. Chem. Phys. 1997. V. 107. № 11. P. 4423.
  26. Biglione C., Neumann-Tran T.M.P., Kanwal S., Klinger D. // J. Polym. Sci. 2021. V. 59. № 22. P. 2665.
  27. Goicochea A.G., Romero-Bastida M., López-Rendón R. // Mol. Phys. 2007. V. 105. № 17–18. P. 2375.
  28. 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.
  29. Wang H. // Catalysts. 2019. V. 9. № 3. P. 244.
  30. Kaneko S., Kumatabara Y., Shirakawa S. // Org. Biomol. Chem. 2016. V. 14. № 24. P. 5367.
  31. Vianello C., Piccolo D., Lorenzetti A., Salzano E., Maschio G. // Ind. Eng. Chem. Res. 2018. V. 57. № 34. P. 11517.
  32. Schmidt F., Cokoja M. // Green Chem. 2021. V. 23. № 2. P. 708.
  33. Stukowski A. // JOM. 2014. V. 66. № 3. P. 399.
  34. Nayak S., Gan D., Serpe M.J., Lyon L.A. // Small. 2005. V. 1. № 4. P. 416.
  35. Geisel K., Rudov A.A., Potemkin I.I., Richtering W. // Langmuir. 2015. V. 31. № 48. P. 13145.
  36. 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.

© М.В. Анахов, Р.А. Гумеров, И.И. Потемкин, 2023