1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Высокомолекулярные соединения (серия С)
  4. T. 65, № 1, 2023

Высокомолекулярные соединения (серия С), 2023, T. 65, № 1, стр. 110-121

ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛИМЕРНЫХ МИКРОГЕЛЕЙ-КАТАЛИЗАТОРОВ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ МЕЖФАЗНОГО КАТАЛИЗА

М. В. Анахов a, Р. А. Гумеров a, И. И. Потемкин a, *

a Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова. Физический факультет
119991 Москва, Ленинские горы 1, стр. 2, Россия

* E-mail: igor@polly.phys.msu.ru

Поступила в редакцию 10.05.2023
После доработки 19.06.2023
Принята к публикации 10.07.2023

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

  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.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Высокомолекулярные соединения (серия С)

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал