ХИМИЧЕСКИЕ НАНОРЕАКТОРЫ

1. Введение 3
2. Основная часть 4
2.1. Понятие и классификация химических нанореакторов 4
2.2. Принципы работы и механизмы функционирования 5
2.3. Современные методы создания и характеристики нанореакторов 7
2.4. Применение химических нанореакторов 9
3. Заключение 10
4. Список литературы 11

Весь текст будет доступен после покупки

Химический нанореактор можно в широком смысле определить как миниатюрную систему, позволяющую проводить химические реакции в ограниченном пространстве на наноуровне [1, 2].
Основная задача, стоящая при использовании перед химическими нанореакторами, - предотвращение слияния и роста твердых частиц при синтезе и последующей термообработке синтезируемых материалов. В качестве таких реакторов обычно выступают поры естественного или искусственного материала, инертного по отношению к используемым реагентам и продуктам реакции. При синтезе нанообъектов поры инертной матрицы заполняются одним из реагентов, после чего он приводится в контакт со вторым реагентом, обычно в жидкой или газообразной форме, инициатором (в случае полимеризации), или подвергается воздействию электрического тока (при электрохимическом синтезе). Регулирование размеров пор при создании искусственного пористого материала или выбор естественного пористого материала с узким распределением пор по размерам в требуемом диапазоне позволяет управлять размером синтезируемых частиц. Нанореакторы могут использоваться как для получения нанокомпозитов синтезируемого материала с материалом инертной матрицы, так и для получения изолированных нанообъектов, для чего материал матрицы подвергается селективному растворению [2]. В качестве естественных нанореакторов часто используются цеолиты и слоистые двойные гидроксиды, в качестве искусственных - искусственные цеолиты и пористые мембраны на основе оксидов металлов, созданные электрохимическим методом.
К нанореакторам относят наноразмерные полости, в ряде случаев нанопоры в различных матрицах, которые могут быть использованы в качестве нанореакторов для получения желаемых нанопродуктов. Основное назначение нанореакторов способствовать формированию «переходного состояния» или активированного комплекса, преобразующегося в нанопродукт практически без затрат на энергию активации. В этом случае основное влияние на ход и направление процесса оказывает энтропийный член уравнения Аррениуса, связанный со статистическими суммами или с активностью стенок нанореактора и участвующих в процессе компонентов [3].

Весь текст будет доступен после покупки

2.1. Понятие и классификация химических нанореакторов
Приведем более точное определение нанореактора – это реактор для осуществления химических реакций в ограниченном объёме, размер которого не превышает 100 нм хотя бы по одному из измерений и ограничен физически размерами элементов упорядоченной структуры [3]. Как уже говорилось выше, он предотвращает слияние и рост твердых частиц при синтезе. В качестве нанореакторов обычно выступают поры естественного или искусственного материала, инертного по отношению к используемым реагентам и продуктам реакции.
Теперь, когда дано точное определение нанореактора, приведем их классификацию и краткое описание:
1) Наноразмерные полости
В этой группе находятся твердые тела с регулярно повторяющейся структурой пор. Благодаря такой молекулярной сетке обеспечивается пространство для протекания реакций с минимальным влиянием окружающей среды. Из-за структуры увеличивается скорость реакции и повышается селективность [4]. В качестве примера такого реактора можно привести цеолиты.
2) Металлические и оксидные катализаторы
В эту группу входят нанореакторы, основанные на применении частиц металла или металооксидных соединений менее 10 нм. Такие соединения характеризуются большой удельной поверхностью и уникальной электронной структурой, которая позволяет формировать активный центр, инициирующей начало реакции [4, 7].
3) Самосборочные системы
Особое внимание уделяется бионанореакторам – это нанореакторы с биологической составляющей, связанной с возможностью организации сложных комплексов путем спонтанной сборки органических молекул. Иначе можно сказать, что это микросреда, способствующая проведению определенных биохимических реакций, аналогичных природным процессам, происходящим в живых организмах. Они представляют собой микросреду, способствующую проведению определенных биохимических реакций, аналогичных природным процессам, происходящим в живых организмах [9]. Например, применение белков и нуклеиновых кислот для формирования трёхмерных матриц позволяет осуществлять синтез лекарственных веществ с уникальными характеристиками.

Весь текст будет доступен после покупки

1) Попова Е.А., Цыганков А.В. «Методы синтеза и свойства нанокатализаторов» // Успехи химии. – 2018. – №1. – С. 3-24.
2) Ищенко А.С., Давыдов Д.Б. «Материалы для нанотехнологий: катализаторы и нанореакторы» // Вестник МГУ. Серия 2. Химия. – 2019. – Том 60, №3. – С. 189-203.
3) Васильев Г.Н., Старостин Ю.Г. «Фундаментальные основы химии наноструктурных систем» / Издательство Московского университета, Москва, 2017 г.
4) Черепанов В.П., Блинова О.И. «Нанокатализаторы и наносистемы: теория и практика» // Российский химический журнал. – 2018. – Том LXII, вып. 2. – С. 3-14.
5) Филиппов С.Л., Лапшина Ю.М. «Современные подходы к созданию высокоактивных и стабильных нанокатализаторов» // Российские нанотехнологии. – 2019. – Том 14, №3-4. – С. 14-25.
6) Михайловская Т.Е., Житников А.Ю. «Особенности кинетики и механизма реакций в условиях наноограниченных пространств» // Журнал общей химии. – 2020. – Том 90, №5. – С. 712-724.
7) Карпов Я.Э., Иванов А.К. «Новые перспективы применения металл-органических структур в качестве нанореакторов» // Физико-химия поверхностей и защитные покрытия. – 2021. – №2. – С. 12-23.
8) Красильникова Е.О., Васильченко И.А. «Органические и гибридные нанокомпозиты для катализа и синтеза» // Научные ведомости Белгородского гос. ун-та. Серия: Естественные науки. – 2022. – №10. – С. 143-155.

Весь текст будет доступен после покупки