Új típusú, rétegszerkezetű fémkatalizátorok előállítása, jellemzése és alkalmazása heterogén katalitikus reakciókban = Preparation and characterization of novel layer-structured metal catalysts, applications in heterogeneous catalytic reactions

Új szintézismódszereket dolgoztunk ki kationos tenziddel stabilizált, szabályozott méretű Pd és Pt nanorészecskék előállítására rétegszerkezetű agyagásványokban és mezopórusos hordozókban. A minták szerkezetét röntgendiffrakcióval és elektronmikroszkópos vizsgálatokkal tanulmányoztuk, katalitikus tulajdonságaikat folyadékfázisú hidrogénezési reakciókban vizsgáltuk. Pd katalizátorokon főként sztereoszelektív átalakulásokat tanulmányoztunk, Pt katalizátorokon kemoszelektív és enantioszelektív reakciókat is végrehajtottunk. A fenti reakciókban a minták nagymértékben aktív és szelektív katalizátoroknak bizonyultak. MCM-41 alapú katalizátorokra kimutattuk, hogy a mezopórusokban elhelyezkedő fémrészecskék katalitikusan aktívak, ezért a minták alakszelektív tulajdonsággal rendelkeznek. A fenti szintézismódszerek alapján monodiszperz Pd nanorészecskéket állítottunk elő rétegszerkezetű grafit-oxid hordozóban. A jelentős rétegközti fémtartalommal rendelkező Pd/grafit-oxid minták belső alkinek hidrogénezési reakcióiban kimagasló katalitikus aktivitást és cisz-alkén sztereoszelektivitást mutattak. Hordozós Pd katalizátorok folyadékfázisú diszperzitásának meghatározására új kísérleti módszert dolgoztunk ki, amely folyadékkromatográfiás vizsgálatokon alapul. Királis kationos tenzidet immobilizáltunk montmorillonit agyagásványon, tanulmányoztuk a minta szerkezetét, duzzadóképességét és katalitikus tulajdonságait benzaldehid dietil-cinkkel végzett enantioszelektív alkilezési reakciójában. | Novel synthesis methods, based on the application of cationic surfactants as stabilizers, have been developed for the generation of Pd and Pt nanoparticles of controlled crystallite size in layer-structured clay minerals and mesoporous materials. Structural characterization was performed by X-ray diffraction and transmission electron microscopy. The catalytic performances of the samples were tested in liquid-phase alkene and alkyne hydrogenations. For Pd nanoparticles, mostly stereoselective reactions were studied, whereas for Pt particles, chemoselective and enantioselective reactions were also investigated. Most of the samples proved to be highly active and selective catalysts. Further, Pd and Pt nanoparticles immobilized in the mesopores of MCM-41 were found to be shape selective catalysts. The above synthesis procedure was extended to the preparation of monodispersed Pd nanoparticles in graphite oxide. The Pd/graphite-oxide materials, which contained a significant amount of intercalated metal particles, exhibited outstanding catalytic activities and Z-alkene stereoselectivities for the hydrogenations of internal alkynes. A novel experimental method, liquid chromatography, has been developed for determination of the liquid-phase dispersion of supported Pd catalysts. A chiral cationic surfactant was immobilized in montmorillonite and investigated as a heterogeneous catalyst for the enantioselective alkylation of benzaldehyde with diethylzinc

Tenzidek önrendeződése fémfelületeken és hordozókon = Self-organization of surfactants on metal particles and supports

Adszorpciós mikrokalorimetriával jellemeztük tenzidek adszorpcióját (az adszorpciós réteg komplex szerkezetét) nemesfém nanorészecskéken, hidrofil és hidrofób katalizátor hordozókon. Új típusú kolloidkémiai módszereket dolgoztunk ki tenzidekkel stabilizált, méret- és morfológia-kontrollált nemesfém nanorészecskék előállítására réteges szerkezetű hordozók (montmorillonit; hidrotalcit) interlamelláris terében. A katalizátorokat szerkezetérzékeny vizsgálati módszerekkell jellemeztük (XRD, TEM, HR-TEM, IR-Raman és UV-vis spektroszkópia, titrációs- és áramlásos mikrokalorimetria). Az anyagok aktív és szelektív heterogén katalizátoroknak bizonyultak folyadékfázisú hidrogénezési reakciókban; alkinek alkénekké történő átalakításában. Hidrogénszorpciós méréseink szerint a Pd/H béta-hidrid képződés nem befolyásolja e reakciók kötésszelektivitását. Adszorpciós-folyadékkromatográfiás eljárást dolgoztunk ki hordozós átmenetifém katalizátorok diszperzitásának meghatározására. A tenzidek önrendeződésén alapuló ''in-situ'' módszert fejlesztettünk ki átmenetifém és átmenetifém ötvözet nanorészecskék előállítására MCM-41 hordozók mezopórusaiban. A katalizátorok nagy aktivitást és szelektivitást mutattak alkinek alkénekké történő hidrogénezési reakcióiban. | Measurements of the adsorption of surfactants on noble metal nanoparticles and hydrophilic and hydrophobic support materials have been performed by adsorption microcalorimetry. Surfactant-stabilized, size- and morphology-controlled noble metal nanoparticles have been synthesized and deposited in the interlamellar space of layer-structured materials (montmorillonite; hydrotalcite) by novel colloid chemical methods. The heterogeneous catalysts have been characterized by structure-sensitive instrumental methods (XRD, TEM, HR-TEM, IR-Raman and UV-vis spectroscopy, titration- and flow-microcalorimetry). These catalysts proved to be active and selective in the liquid-phase hydrogenations of alkynes to alkenes. Hydrogen sorption measurements indicated that bond-selectivity is not affected by Pd/H beta-hydride formation. A novel adsorption-liquid chromatographic method has been developed for the determination of the dispersion of supported noble metal catalysts. The self-organization of surfactants has been utilized for the ''in-situ'' generation of noble metal and alloyed noble metal nanoparticles in MCM-41 host matrices. These materials proved to be active and selective in the liquid-phase hydrogenations of aklynes to alkenes

Suppressed leaching of a Pd(II) complex immobilized on hydrophilic graphite oxide used in the heck coupling reaction

Immobilization of homogeneous organic catalysts has fundamental environmental aspects. It is desirable that (i) the catalyst is prepared under benign conditions and (ii) it is not removed from the surface of the support under catalytic conditions. Graphene based supports such as graphite oxide (GO) seem to be feasible for the achievement of the above two requirements. In this study we heterogenized tetraamminepalladium(II) chloride monohydrate on hydrophilic GO. Two samples, with Pd contents of 2% and 5%, referred to as Pd2 and Pd5 were prepared and tested as catalysts in the Heck coupling reaction of styrene and bromobenzene. The Pd complexes heterogenized on graphene oxide platelets proved to be highly active and selective catalysts. Hot filtration tests revealed that the active Pd particles did not undergo any leaching in NMP and DMF solvents at 423 K

Renormalization of the Inverse Square Potential

The quantum-mechanical D-dimensional inverse square potential is analyzed using field-theoretic renormalization techniques. A solution is presented for both the bound-state and scattering sectors of the theory using cutoff and dimensional regularization. In the renormalized version of the theory, there is a strong-coupling regime where quantum-mechanical breaking of scale symmetry takes place through dimensional transmutation, with the creation of a single bound state and of an energy-dependent s-wave scattering matrix element.Comment: 5 page