Вшить катализатор

[Jokermaniak]

Одинм словом, для достижения одного и того же результата, катализатора на носителе надо меньше.
Почему? Может, активные центры так более доступны становятся...

"Надо меньше" может быть по-разному. Если "надо меньше до достижения той же скорости реакции" то это повышение TOF, то есть активности катализатора. Если "надо меньше до достижения той же итоговой конверсии" то это повышение TON, то есть живучести катализатора.

Что за катализатор мы не знаем, поэтому остается только гадать. В сферическом случае TOF гомогенного не должен быть меньше, но есть много нюансов. Может быть другая конформация в пришитом виде. Может быть синергия с функциями на поверхности углерода или с самим углеродом. Может быть в растворе какая-то ассоциация катализатора, снижающая его активность.

[kika]

Спасибо огромное, Jokermaniak!

А что такое TOF и TON? Факт, не знаю.
Первый раз в жизни сажаю катализатор на какую-то основу.
Да, Вы правильно все заметили и спасибо, что не стерли в порошок за массу недоговоренностей и неточностей с моей стороны!!! О катализаторе не могу сообщать больше, чем то, что написала выше.

Да, имеется ввиду, что иммобилизованного катализатора требуется меньше при достижении одинаковой конверсии за одинаковый промежуток времени, одинаковой температуре и т.д.

[Chemical Punk]

Почему? Может, активные центры так более доступны становятся...

Не зная вообще что за реакция протекает сложно делать выводы. Активные центры на угле точно менее доступны, т.к. нет ничего более доступного чем просто молекула катализатора в растворе. Вы до конца с механизмом катализа разобрались?
Такие сюрпризы бывают на разных марках угля из-за того, что уголь это не совсем углерод. Бывают сульфированные марки угля, в уголь можно "набить" довольно много нитрогрупп, эти нитрогруппы можно восстановить, в некоторых марках бывают примеси серы, фосфора, кислорода в самых разнообразных группах и т.д. - важна конкретная технология получения угля, на другой марке реакция может пойти иначе, а может быть и нет. Ещё гранулированный уголь может эффективно заменять кипелки (если реакционная среда кипит), уголь может быть плохо отмыт и катализирует реакцию не уголь, а продукты пиролиза и остатки солей в угле. Вы хоть какие-то вводные дайте, гадание на угольной гуще немножечко не мой профиль.

[Chemical Punk]

... Может быть в растворе какая-то ассоциация катализатора, снижающая его активность.

Вот не могу не согласиться, уголь же может поглощать что-то ингибирующее основную реакцию. Или просто предотвращать отравление катализатора. Можно ещё придумать десяток теоретически правдоподобных почему, но без конкретики это всё только теория.

[Chemical Punk]

Это приятное удивление, но пока не могу объяснить причину.

Вообще зачем катализатор нужен? Без него реакция не идёт? Идёт по другому ненужному пути? Или неселективно идёт сразу по всем возможным? Катализатор снижает температуру реакционной смеси до приемлемой для работы в стекле без давления?

[Jokermaniak]

А что такое TOF и TON? Факт, не знаю.

TOF определяется как кол-во актов реакции, катализируемых одной молекулой катализатора в единицу времени. А TON определяется как количество актов реакции, катализируемых одной молекулой катализатора до потери каталитической активности.

Если у вас уменьшается время конверсии, то скорее всего растет TOF (хотя есть и другие варианты, например, в гомогенном варианте слишком маленький TON и катализатор заметно поддыхает).

[kika]

TOF определяется как ...

Огромное спасибо, Jokermaniak за подробные об'яснения! Стало понятнее!

[kika]

Вообще зачем катализатор нужен? Без него реакция не идёт? Идёт по другому ненужному пути? Или неселективно идёт сразу по всем возможным? Катализатор снижает температуру реакционной смеси до приемлемой для работы в стекле без давления?

Без катализатора реакция не идет. Точка.
И с другими возможными катализаторами для этого типа реакции не идет. Только вот с этим - сложным и дорогим. Его мало, поэтому регеририровать его невозможно. А вот в иммобилизованном виде его можно, думается, использовать подольше.

Кстати, нашла, что и graphene oxide может служить полимерной сеткой для катализатора. Как вы думаете, он будет лучше обыкновенного угля?

[kika]

...нет ничего более доступного чем просто молекула катализатора в растворе.

Если он растворим! А если нет, а?
Будут в растворе вращаться агломераты, а не отдельные молекулы. А на сетке, видимо, эти молекулы лучше отделены друг от друга. Поправьте, если ошибаюсь!

[Jokermaniak]

Кстати, нашла, что и graphene oxide может служить полимерной сеткой для катализатора. Как вы думаете, он будет лучше обыкновенного угля?

Плотность подшивки точно будет выше. Остальное ХЗ, гетерогенный катализ это магия.

[Chemical Punk]

Кстати, нашла, что и graphene oxide может служить полимерной сеткой для катализатора. Как вы думаете, он будет лучше обыкновенного угля?

Один опыт - не показатель. Нет гарантии, что в первом опыте реакцию катализировал именно тот самый дорогой и редкий катализатор. Попробуйте провести реакцию без катализатора, но с углём той же марки и с той же технологией обработки что и в первом случае. Может получиться сюрприз. Не факт, конечно, но такое бывает.

[Chemical Punk]

Если он растворим! А если нет, а?
Будут в растворе вращаться агломераты, а не отдельные молекулы...

Если катализатор сам по себе не растворим в реакционной среде, то на угле он ещё менее растворим.
И почему вас так пугает суспензия катализатора в растворе? Можно же его размолоть потоньше и не переживать за его количество. В этом случае доступность катализатора для целевых молекул будет самой высокой. Ну, да фильтровать (если надо фильтровать вообще) придётся подольше, но не вижу в этом существенной проблемы.

[kika]

Один опыт - не показатель. Нет гарантии, что в первом опыте реакцию катализировал именно тот самый дорогой и редкий катализатор. Попробуйте провести реакцию без катализатора, но с углём той же марки и с той же технологией обработки что и в первом случае. Может получиться сюрприз. Не факт, конечно, но такое бывает.

Хорошо, попробую! Спасибо Вам за внимание!

[kika]

Если катализатор сам по себе не растворим в реакционной среде, то на угле он ещё менее растворим.
И почему вас так пугает суспензия катализатора в растворе? Можно же его размолоть потоньше и не переживать за его количество. В этом случае доступность катализатора для целевых молекул будет самой высокой. Ну, да фильтровать (если надо фильтровать вообще) придётся подольше, но не вижу в этом существенной проблемы.

Вы меня не слышите!
Мне хочется, чтобы катализатор можно было использовать многократно,
чтобы он "сидел" на угле или другом носителе и делал свое дело, не двигаясь с места.
Это удобно, а не потому, что меня пугает суспензия, а потому, что с иммобилизованным катализатором,
например, не надо решать проблему очистки реакционной смеси от катализатора...

Возьмем, к примеру, процесс альдольной конденсации. Катализатором к нему может быть или щелочь, или амин.
А если взять какой-нибудь амберлист алкалический, не поможет ли он улучшить селективность (?)...

[Chemical Punk]

Вы меня не слышите!...

Не-а, не слышу. Читаю. Ну, так форум устроен - тут пишут и читают. И из прочитанного понимаю, что катализатор хочется сохранить.
Размолотый в пыль катализатор можно использовать многократно, сам так делал. Катализатор можно отделить от реакционной массы разными путями: отгонкой продуктов реакции, фильтрацией, отстаиванием с декантацией, в раствор можно барботировать воздух/азот/аргон и т.д. на некоторые вещества особо охотно липнут маленькие пузырьки газа и т.д. методов немного больше чем кажется, носитель - далеко не единственный путь.
После отделения катализатор его далеко не всегда нужно отмывать, можно сразу загружать на повторный синтез. Но катализатор не вечный, рано или поздно его придётся заменять или понемногу подсыпать свежего, так что потери катализатора на уровне единиц процентов это не так и плохо, в долгосрочной перспективе процесс будет более стабильным в плане времени и выхода продуктов реакции. Так процесс-то какой? Какими путями можно отделить катализатор без придумывания лишних сложностей? Есть факторы способствующие отравлению/порче катализатора или загрязнению реакционной среды (если не отмывать катализатор)? Может быть, что всё намного проще, чем выглядит изначально.

[kika]

Не-а, не слышу...

Ну, хорошо, может, другой, кто услышит.

Носитель - это не только способ, как сохранить каталитзатор,
но это и способ вести процесс в режиме flow.
А при достижении режима идеального вытеснения можно достичь лучшую конверсию и селективность.

Способы очистки катализатора, которые Вы предлагаете, - это еще одна технологическая цепочка, в которой будут затраты и потери.
То, что катализатор не вечен, - само собой разумеется, но его регенерация намного реже в режиме flow.

Вот пример из моей практики.
В одном синтезе был использван катализатор Леватит - средне сильная смола, марку не указываю.
Пришел заказ на 10 кг. Стали считать, сколько такого катализатора надо было бы приобрести, чтобы
за один цикл провести синтез в 100 л реакторе. Оказалось, довольно много и затратно.
Тогда взяли грамм 100, которые были в лаборатории, и в маленьком реакторе непрервного действия,
с безостановочной его работой насинтезировали столько, сколько было нужно и с большим резервом по времени.
Вот как после этого не любить иммобилизированные катализаторы?

[Chemical Punk]

...и в маленьком реакторе непрервного действия,
с безостановочной его работой...

kika, так с этого и надо было начинать! Это же совсем другой подход.