Каталітична активність вуглецевих наноматеріалів у реакції розкладання пероксиду лаурилу

Abstract

Досліджено стабільність пероксиду лаурилу у розчинах толуолу, тетрахлорметану, діоксану, етилацетату та бензолу. Визначено каталітичну активність нанопористих (КАУ і СКН) і нанорозмірних (ВНТ) вуглецевих матеріалів, їхніх модифікованих форм (оксиген- та нітрогеновмісних) і ферменту каталази розрахунком констант Міхаеліса за даними кінетики розкладання пероксиду оптимізованою наважкою каталізатора. Встановлено, що активність каталізаторів зменшується у ряді: N-КАУ > N-ВНТ > N-СКН > СКН > СКНО > КАУo-NH₂ > ВНТ > каталаза > КАУ > ВНТo > КАУо. Показано, що зміна каталітичної активності зразків не визначається структурними параметрами (питома поверхня, об‘єм пор), але залежить від хімії поверхні матеріалу (її оснóвність і присутність четвертинного нітрогену у структурі). Функціоналізація вуглецевих наноматеріалів гетероатомами оксигену призводить до зменшення, а нітрогену – збільшення їхньої каталітичної активності у реакції розкладання пероксиду лаурилу.

The stability of lauroyl peroxide in toluene, carbon tetrachloride, dioxane, ethyl acetate and benzene was investigated. Catalytic activity of nanoporous (KAU and SKN) and nanoscale (CNT) carbon materials, their modified forms (oxygen- and nitrogencontaining) and enzyme catalase was determined by Michaelis constant calculation according to the kinetics of peroxide decomposition. It was established that the activity of the catalysts decreased in the following order: N-KAU > N-CNT > N-SKN > SKN > SKNо > KAUo-NH₂ > CNT > catalase > KAU > CNTo > KAUо. It was shown that the catalytic activity of the samples did not correlate with structural parameters (surface area, pore volume), but depended on the nature of the surface chemistry of material (surface basicity and presence of quaternary nitrogen in the structure). Functionalization of carbon nanomaterials by oxygen heteroatoms decreases its catalytic activity while addition of nitrogen atoms increases their catalytic activity in the decomposition of lauroyl peroxide.

Исследована стабильность пероксида лаурила в толуоле, тетрахлорметане, диоксане, этилацетате и бензоле. Определена каталитическая активность нанопористых (КАУ и СКН) и наноразмерных (ВНТ) углеродных материалов, их модифицированных форм (кислород- и азотсодержащих) и фермента каталазы вычислением константы Михаэлиса по данным кинетики разложения пероксида оптимизированной навеской катализатора. Установлено, что активность катализаторов уменьшается в ряду: N-КАУ > N-ВНТ > N-СКН > СКН > СКНО > КАУo-NH₂ > ВНТ > каталаза > КАУ > ВНТo > КАУо. Показано, что каталитическая активность образцов не коррелирует со структурными параметрами (удельная поверхность, объем пор), но зависит от изменения химии поверхности материала (ее основность и присутствие четвертичного состояния азота в структуре). Функционализация углеродных наноматериалов гетероатомами кислорода уменьшает, а азота – увеличивает их каталитическую активность в реакции разложения пероксида лаурила.