Синтез и свойства наноструктурированных композитов «палладий-полипиррол»

Цель работы: Разработка способа синтеза нанокомпозита палладий-полипиррол с воспроизводимыми морфологией и свойствами и изучение возможности практического применения композита для амперометрического определения формальдегида (метаналя) и как гетерогенного катализатора ряда важных органических синтезов. Основные результаты: 1. Разработанные одностадийные методы электрохимического осаждения из смешанного раствора соли палладия и мономера позволяют получить нанокомпозиты палладий-полипиррол в виде пленки на инертном электроде. Показано, что свойства композитных пленок (электрохимическая активность и стабильность) существенно зависят от состава фонового раствора, концентрации пиррола в растворе и режима поляризации. 2. Продемонстрировано, что одностадийный метод химического (редокс-) синтеза нанокомпозитов палладий полипиррол из смешанного раствора соли палладия и мономера позволяет получать материалы с уникально воспроизводимой морфологией и свойствами, в том числе на поверхности протяженных углеродных носителей (углеродные нанотрубки). 3. Установлены закономерности электроокисления формальдегида на пленках нанокомпозита палладий-полипиррол, полученного методом редокс-синтеза. Показано, что ОН-ионы играют ключевую роль в окислении формальдегида на палладии, а электроактивной формой формальдегида, участвующей в электродной реакции, является метиленгликолят-анион. 4. Доказано, что причиной падения токовых откликов и смещения потенциала обратной волны окисления альдегида является образование оксидов на поверхности палладия, а ток обратного пика на циклических вольтамперограммах является компромиссным между катодным током электровосстановления кислорода (десорбции кислорода) на палладии и анодным током электроокисления альдегида. 5. Проведенный анализ сенсорных и каталитических свойств композитов палладий-полипиррол свидетельствует о перспективности использования таких материалов как обладающих высокой активностью, воспроизводимой морфологией и свойствами, в качестве материалов амперометрических сенсоров на формальдегид и гетерогенных катализаторов ряда полезных органических синтезов. На основании полученного в работе комплекса экспериментальных данных о связи способа получения и электрокаталитических свойств композитов палладий-полипиррол в отношении метаналя, а также о влиянии условий проведения реакции (реакционная атмосфера, рН, присутствие мешающих компонентов, режим поляризации) сформированы практические рекомендации по использованию таких материалов в составе амперометрических сенсоров для надежного экспресс-определения формальдегида (от 0.9 мкМ) в водных и водно-метанольных растворах. Проведенные эксперименты по испытанию каталитических свойств синтезированных материалов в качестве гетерогенных катализаторов ряда органических реакций (Сузуки, Соногашира, С-С сочетание с прямой С-Н активацией, цианирование ароматических галогенидов и др.) позволяют предложить замену известным гомогенным катализаторам, что упростит процедуру отделения катализатора от продукта реакции и в ряде случаев позволит использовать его многократно.