Оксид графена, представитель семейства материалов, появившихся благодаря получению в 2004 году графена – двумерной аллотропной модификации углерода, как оказалось, отличается каталитической активностью.

Было обнаружено, что оксид графена ускоряет реакции окисления спиртов и алкенов, а также гидратирования алкинов. Полученные результаты позволяют говорить о том, что потенциальные области применения графена и его производных не будут ограничены лишь электроникой и нанотехнологиями.

Схема окисления спирта (фоном является изображение листов оксида графена, полученное с помощью атомно-силового микроскопа). (Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201002160)

Хотя оксид графена представляет собой интермедиат, образующийся при получении графена рядом обычных методов, химики обладают сравнительно незначительной информацией о химических свойствах оксида графена. Химик-органик Кристофер Билавски (Christopher W. Bielawski) из Университета Техаса предположил, что благодаря своему строению и доступности кислорода оксид графена должен являться сильным окислителем, который может быть интересен научному сообществу химиков-синтетиков.

Исследователи из группы Билавски экспериментально подтвердили высокую активность оксида графена как окислителя. Используя кислород, взятый при умеренном давлении и температуре, исследователям удалось использовать оксид графена в качестве катализатора получения кетонов и альдегидов из соответствующих спиртов, алкинов и олефинов. Билавски отмечает, что поскольку достаточно сложно остановить окисление первичных спиртов на стадии селективного образования альдегидов (обычно происходит дальнейшее окисление альдегида до карбоновой кислоты), окисление на оксиде графена может стать полезным инструментом для химика-синтетика.

Специалист по свойствам оксида графена из Северо-западного университета Сясинь Хуанг (Jiaxing Huang) добавляет, что, поскольку оксид графена представляет собой поверхностно-активное вещество, новые каталитические системы могут быть реализованы и для двухфазных систем вода-масло.

Данг Шенг Су (Dang Sheng Su) из Института Фрица Габера Общества Макса Планка (Германия) отмечает, что работа исследователей из Техаса органично вписывается в существующие тенденции использования углеродсодержащих материалов для замены переходных металлов в каталитических процессах. Ранее сам Су показал, что углеродные нанотрубки с модифицированной поверхностью могут применяться для дегидрирования н-бутана, при этом Су заявляет, что разработанная им технология пока еще является более экологически безопасной, чем окисление на поверхности оксида графена.

Источники:

1. Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201002160

2.  http://www.chemport.ru/datenews.php?news=2162