Активация углеродных материалов марки Сибунит оксидом азота(II): исследование физико-химических и адсорбционных свойств азотсодержащих носителей. Испытания полученных адсорбентов для приготовления биокатализаторов низкотемпературного синтеза сложных эфиров
Full article
| Journal |
Катализ в промышленности
ISSN: 1816-0387
|
| Output data |
Year: 2025,
Volume: 25,
Number: 4,
Pages: 82-94
Pages count
: 13
DOI:
10.18412/1816-0387-2025-4-82-94
|
| Tags |
углеродный материал Сибунит®, активация оксидом азота (II), азотсодержащие адсорбенты, рекомбинантная липаза, биокатализаторы, этерификация |
| Authors |
Нартова А.В.
1
,
Ананьина А.А.
1
,
Семиколенов С.В.
1
,
Перминова Л.В.
1
,
Беклемишев А.Б.
2
,
Ларичев Ю.В.
1
,
Саланов А.Н.
1
,
Коваленко Г.А.
1
|
| Affiliations |
| 1 |
Институт катализа СО РАН, просп. Акад. Лаврентьева, 5, Новосибирск, 630090, Россия
|
| 2 |
Федеральный исследовательский центр фундаментальной и трансляционной медицины, ул. Тимакова, 2, Новосибирск, 630060, Россия
|
|
Funding (3)
|
1
|
Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation
|
FWUR-2024-0034
|
|
2
|
Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation
|
FWUR-2024-0032
|
|
3
|
Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation
|
FGMU-2025-0003 (125030403171-30)(075-00485-25-00)
|
Активация путем травления углеродного материала марки Сибунит® окисью азота (NO) позволила получить азотсодержащие носители с варьируемым содержанием введенного азота (N) от 2.3 ат. % до 10.7 ат. % (по данным РФЭС). Травление осуществляли в реакторе высокого давления (от 15 до 29 атм) при повышенной температуре (180 и 230оС). Были изучены физико-химические и адсорбционные свойства полученных азотсодержащих углеродных носителей. Так, исследование текстуры носителей показало, что при увеличении содержания азота удельная поверхность материалов уменьшалась с 470 м2/г до 65 м2/г, при этом средний диаметр пор увеличивался с 7.4 нм до 18.1 нм. Из анализа спектров РФЭС следовало, что атом N в углеродных материалах присутствует в пяти формах. Для материала с максимальным содержанием азота (11.7 ат.%) доли состояний (α) различных форм составили: пиридиный (α = 0.47), пиррольный (α = 0.38), графитный N (α = 0.13), в составе групп O=N-C (α = 0.011) и С–NO2 (α = 0.0077). Полученные азотсодержащие углеродные материалы были изучены в качестве адсорбентов для иммобилизации рекомбинантной липазы rPichia/lip. Методами МУРР и СЭМ было показано, что адсорбированная липаза способна образовывать октамеры и более крупные агрегаты сложной структуры (из 100 молекул. Доля единичных (неагрегированных) молекул фермента увеличивалась (в 3.3 раза) при увеличении содержания азота (до 11 ат. %) в углеродном материале. Биокатализаторы (БК), приготовленные путем адсорбционной иммобилизации рекомбинантной липазы rPichia/lip, были испытаны в реакции низкотемпературной этерификации гептановой С7 кислоты бутиловым С4 спиртом, протекающей в гексане. Было обнаружено, что введение азота при однократной пост-активации NO материала Сибунит® оказывало заметное положительное влияние на ферментативную активность и стабильность приготовленных БК. Оптимальное содержание введенного азота составило 7–10 ат.%, при этом биокаталитическая активность увеличилась в 2–3 раза (по сравнению с исходным Сибунитом), конверсия гептановой кислоты составила 84 % за 6 ч при 20±2оС.