Kinetics and CatalysisKinetics and CatalysisКинетика и катализ0453-88113034-5413The Russian Academy of Sciences66035710.31857/S0453881123060175KXGITYARTICLESСТАТЬИXPS Study of the Preparation of Single-Site Catalysts Based on Ir(I) and Rh(I) Complexes Immobilized on a SiO2 Surface Using a P-Containing LinkerИсследование методом РФЭС процесса приготовления моноцентровых катализаторов на основе комплексов Ir(I) и Rh(I), закрепленных на поверхности SiO2 с помощью P-содержащего линкераSmirnovM. Yu.СмирновМ. Ю.smirnov@catalysis.ruKovtunovaL. M.КовтуноваЛ. М.smirnov@catalysis.ruKalinkinA. V.КалинкинА. В.smirnov@catalysis.ruSkovpinI. V.СковпинИ. В.smirnov@catalysis.ruKoptyugI. V.КоптюгИ. В.smirnov@catalysis.ruBukhtiyarovV. I.БухтияровВ. И.smirnov@catalysis.ruBoreskov Institute of Catalysis, Siberian Branch, Russian Academy of SciencesФГБУН Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАНInternational Tomography Center, Siberian Branch, Russian Academy of SciencesФГБУН Институт “Международный томографический центр” СО РАН0111202364683785222022025Copyright ©; 2023, М.Ю. Смирнов, Л.М. Ковтунова, А.В. Калинкин, И.В. Сковпин, И.В. Коптюг, В.И. БухтияровCopyright ©; 2023, М.Ю. Смирнов, Л.М. Ковтунова, А.В. Калинкин, И.В. Сковпин, И.В. Коптюг, В.И. Бухтияров2023М.Ю. Смирнов, Л.М. Ковтунова, А.В. Калинкин, И.В. Сковпин, И.В. Коптюг, В.И. БухтияровМ.Ю. Смирнов, Л.М. Ковтунова, А.В. Калинкин, И.В. Сковпин, И.В. Коптюг, В.И. Бухтияровhttps://journals.eco-vector.com/0453-8811/article/view/660357

Samples of model single-site iridium and rhodium catalysts were synthesized by immobilization of complexes [Ir(COD)(IMes)Cl] and [Rh(COD)(IMes)Cl], where COD is cyclooctadiene-1,5 and IMes is 1,3‑bis(2,4,6-trimethylphenyl)imidazol-2-ylidene, on the surface of silicon dioxide modified with a linker containing diphenylphosphine group (Ph2P). Silicon plates with a flat surface covered with a layer of natural oxide 1–3 nm thick, Si-SiO2(nat), or with a specially grown SiO2 film (∼300 nm), Si-SiO2(ox), were used as supports. The chemical compositions of the surface of the modified silicon plates and samples of model catalysts were characterized by XPS. Based on these XPS studies, a tentative conclusion was made about the coordination of immobilized complexes to the SiO2 surface. Catalyst samples were tested in the gas-phase hydrogenation of propene with parahydrogen.

Синтезированы образцы модельных моноцентровых катализаторов на основе иридия и родия путем иммобилизации комплексов [Ir(COD)(IMes)Cl] и [Rh(COD)(IMes)Cl] (где COD – циклооктадиен-1,5 и IMes – 1,3-бис(2,4,6-триметилфенил)имидазол-2-илиден) к диоксиду кремния, поверхность которого модифицирована линкером, содержащим дифенилфосфиновую группу (Ph2P). В качестве носителей использованы пластинки кремния с плоской поверхностью, покрытой слоем естественного оксида толщиной 1–3 нм, Si-SiO2(nat), или со специально выращенной пленкой SiO2 (∼300 нм), Si-SiO2(ox). Для определения состояния химических элементов в составе модифицированных кремниевых пластинок и образцов модельных катализаторов был применен метод РФЭС. На основании проведенных исследований сделано предположение о характере координации иммобилизованных комплексов. Образцы катализаторов были испытаны в реакции газофазного гидрирования пропена параводородом.

Ir(I) and Rh(I) complexesSiO2single-center catalystsX-ray photoelectron spectroscopy (XPS)hydrogenation of propene with parahydrogenкомплексы Ir(I) и Rh(I)SiO2моноцентровые катализаторырентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС)гидрирование пропена параводородомИсследования проведены с использованием оборудования Центра коллективного пользования “Национальный центр исследования катализаторов” (рентгеновский фотоэлектронный спектрометр SPECS). Авторы выражают благодарность О.Е. Терещенко (ИФП им. А.В. Ржанова СО РАН, Новосибирск) за предоставленные для исследований кремниевые пластинки.Crabtree R. // Acc. Chem. Res. 1979. V. 12. P. 331–337.Hillier A.C., Lee H.M., Stevens E.D., Nolan S.P. // Organometallics. 2001 V. 20. P. 4246.Vazquez-Serrano L.D., Owens B.T., Buriak J.M. // Inorg. Chim. Acta. 2006. V. 359. P. 2786.Church T.L., Andersson P.G. // Coord. Chem. Rev. 2008. V. 252. P. 513.Yermakov Y.I. // Catal. Rev.: Sci. Eng. 1976. V. 13. P.77.Copéret C., Comas-Vives A., Conley M.P., Estes D.P., Fedorov A., Mougel V., Nagae H., Núñez-Zarur F., Zhizhko P.A. // Chem. Rev. 2016. V. 116. P. 323.Meyer T.Y., Woerpel K.A., Novak B.M., Bergman R.G. // J. Am. Chem. Soc. 1994. V. 116. P. 10290.Uzun A., Ortalan V., Browning N.D., Gates B.C. // J. Catal. 2010. V. 269. P. 318.Héroguel F., Gebert D., Detwiler M.D., Zemlyanov D.Y., Baudouin D., Copéret C. // J. Catal. 2014. V. 316. P. 260.Rimoldi M., Fodor D., van Bokhoven J.A., Mezzetti A. // Catal. Sci. Technol. 2015. V. 5. P. 4575.Помогайло А.Д., Калинина К.С., Голубева Н.Д., Джардималиева Г.И., Помогайло С.И., Кнерельман Е.И., Протасова С.Г., Ионов А.М. // Кинетика и катализ. 2015. Т. 56. С. 704. (Pomogailo A.D., Kalinina K.S., Golubeva N.D., Dzhardimalieva G.I., Pomogailo S.I., Knerel’man E.I., Protasova S.G., Ionov A.M. // Kinet. Catal. 2015. V. 56. P. 694.)Rimoldi M., Mezzetti A. // Helv. Chim. Acta. 2016. V. 99. P. 908.Zhang J.-F., Zhong R., Zhou Q., Hong X., Huang S., Cui H.-Z., Hou X.-F. // ChemCatChem. 2017. V. 9. P. 2496.Syed Z.H., Kaphan D.M., Perras F.A., Pruski M., Ferrandon M.S., Wegener E.C., Celik G., Wen J., Liu C., Dogan F., Goldberg K.I., Delferro M. // J. Am. Chem. Soc. 2019. V. 141. P. 6325.Balcar H., Čejka J., Sedláček J., Svoboda J., Zedník J., Bastl Z., Bosáček V., Vohlídal J. // J. Molec. Catal. A: Chem. 2003. V. 203. P. 287.Reinhard S., Šoba P., Rominger F., Blümel J. // Adv. Synth. Catal. 2003. V. 345. P. 589.Koptyug I.V., Kovtunov K.V., Burt S.R., Anwar M.S., Hilty C., Han S.-I., Pines A., Sagdeev R.Z. // J. Amer. Chem. Soc. 2007. V. 129. P. 5580.Arshadi M., Ghiaci M. // Appl. Cat. A: Gen. 2011. V. 399. P. 75.Skovpin I.V., Zhivonitko V.V., Koptyug I.V. // Appl. Magn. Reson. 2011. V. 41. P. 393.Skovpin I.V., Zhivonitko V.V., Kaptein R., Koptyug I.V. // Appl. Magn. Reson. 2013. V. 44. P. 289.Квон Р.И., Нартова А.В., Ковтунова Л.М., Бухтияров В.И. // Ж. структ. хим. 2023. Т. 64. С. 106142. (Kvon R.I., Nartova A.V., Kovtunova L.M., Bukhtiyarov V.I. // J. Struct. Chem. 2023. V. 64. P. 270.)Skovpin I.V., Kovtunova L.M., Nartova A.V., Kvon R.I., Bukhtiyarov V.I., Koptyug I.V. // Catal. Sci. Technol. 2022. V. 12. P. 3247.Анаников В.П., Хемчян Л.Л., Иванова Ю.В., Бухтияров В.И., Сорокин А.М., Просвирин И.П., Васадзе С.З., Медведько А.В., Нуриев В.Н., Дильман А.Д., Левин В.В., Коптюг И.В., Ковтунов К.В., Живонитко В.В., Лихолобов В.А., и др. // Успехи химии. 2014. Т. 83. С. 885. (Ananikov V.P., Khemchyan L.L., Ivanova Yu.V., Bukhtiyarov V.I., Sorokin A.M., Prosvirin I.P., Vatsadze S.Z., Medved’ko A.V., Nuriev V.N., Dilman A.D., Levin V.V., Koptyug I.V., Kovtunov K.V., Zhivonitko V.V., Likholobov V.A. et all. // Russ. Chem. Rev. 2014. V. 83. P. 885.)Смирнов М.Ю., Калинкин А.В., Саланов А.Н., Сорокин А.М., Бухтияров В.И. // Кинетика и катализ. 2023. Т. 64. № 1. С. 20. (Smirnov M.Yu., Kalinkin A.V., Salanov A.N., Sorokin A.M., Bukhtiyarov V.I. // Kinet. Catal. 2023. V. 64. P. 78.)Смирнов М.Ю., Калинкин А.В., Бухтияров В.И. // Кинетика и катализ. 2023. Т. 64. С. 336. (Smirnov M.Yu., Kalinkin A.V., Bukhtiyarov V.I. // Kinet. Catal. 2023. V. 64. P. 320.)Stepina N.P., Ishchenko D.V., Golyashov V.A., Bazhenov A.O., Goldyreva E.S., Akhundov I.O., Tarasov A.S., Kokh K.A., Tereshchenko O.E. // Cryst. Growth Des. 2022. V. 22. P. 7255.Barskiy D.A., Kovtunov K.V., Koptyug I.V., He P., Groome K.A., Best Q.A., Shi F., Goodson B.M., Shchepin R.V., Coffey A.M., Waddell K.W., Chekmenev E.Y. // J. Am. Chem. Soc. 2014. V. 136. P. 3322.Huang J., Stevens E.D., Nolan S.P. // Organometallics. 2000. V. 19. P. 1194.Moulder J.F., Stickle W.F., Sobol P.E., Bomben K.D. Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy. Eden Prairie, MN: Perkin-Elmer Co, 1992.http://xpspeak.software.informer.com/4.1/Shallenberger J.R. // J. Vac. Sci. Technol. A. 1996. V. 14. P. 693.Bell F.G., Ley L. // Phys. Rev. B. 1988. V. 37. P. 8383.Furukawa K., Liu Y., Nakashima H., Gao D., Uchino K., Muraoka K., Tsuzuki H. // Appl. Phys. Lett. 1998. V. 72. P. 725.Finster J., Schulze D. // Phys. Stat. Sol. A. 1981. V. 68. P. 505.Libertino S., Giannazzo F., Aiello V., Scandurra A., Sinatra F., Renis M., Fichera M. // Langmuir. 2008. V. 24. P. 1965.Uvdal K., Kariis H., Westermark G., Wirde M., Gelius U., Persson I., Liedberg B. // Langmuir. 1998. V. 14. P. 7189.Morgan W.E., Stec W.J., Albridge R.G. // Inorg. Chem. 1971. V. 10. P. 926.Нефедов В.И. Рентгеноэлектронная спектроскопия химических соединений. Справочник. М.: Химия, 1984. (Nefedov V.I. Rentgenoelektronnaya Spektroskopiya Khimicheskikh Soedinenii. Sprav. (X-Ray Photoelectron Spectroscopy of Chemical Compounds. Handbook), Moscow, Khimiya, 1984.)Crotti C., Farnetti E., Filipuzzi S., Stener M., Zangrandoc E., Moras P. // Dalton Trans. 2007. P. 133.Smirnov M.Yu., Kalinkin A.V., Kovtunova L.M., Bukhtiyarov V.I. // Surf. Interfaces. 2021. V. 25. P. 101176.McFeely F.R., Kowalczyk S.P., Ley L., Cavell R.G., Pollak R.A., Shirley D.A. // Phys. Rev. B. 1974. V. 9. P. 5268.Leiro J.A., Heinonen M.H., Laiho T., Batirev I.G. // J. Electron Spectrosc. Related Phenom. 2003. V. 128. P. 205.Uematsu T., Kawaelimi T., Saltho F., Miura M., Hashimoto H. // J. Mol. Catal. 1981. V. 12. P. 11.Furlani C., Mattogno G., Polzonetti G., Sbrana G., Valentini G. // J. Catal. 1985. V. 94. P. 335.Mukherjee D.K., Saha C.R. // J. Catal. 2002. V. 210. P. 255.Zhou X.-S., Dong Z.-R., Zhang H.-M., Yan J.-W., Gao J.-X., Mao B.-W. // Langmuir. 2007. V. 23. P. 6819.He Y., Chen G., Kawi S., Wong S. // J. Porous Mater. 2009. V. 16. P. 721.Zhou W., Li Y., He D. // Appl. Catal. A: Gen. 2010. V. 377. P. 114.Lazar A., George S.C., Jithesh P.R., Vinod C.P., Singh A.P. // Appl. Catal. A: Gen. 2016. V. 513. P. 138.Yang Y., Chang J.W., Rioux R.M. // J. Catal. 2018. V. 365. P. 43.Горбунов Д.Н., Ненашева М.В., Мацукевич Р.П., Теренина М.В., Кардашева Ю.С., Караханов Э.А. // Наногетерогенный катализ. 2021. Т. 6. С. 44. (Gorbunov D.N., Nenasheva M.V., Matsukevich R.P., Terenina M.V., Kardasheva Yu.S., Karakhanov E.A. // Petroleum Chem. 2021. V. 61. P. 688.)Nefedov V.I. // J. Electron Spectrosc. Related Phenom. 1977. V. 12. P. 459.Ebner J.R., McFadden D.L., Tyler D.R., Walton R.A. // Inorg. Chem. 1976. V. 15. P. 3014.Evans J., Hayden B., Mosselmans F., Murray A. // Surf. Sci. 1994. V. 301. P. 61.Siemeling U., Memczak H., Bruhn C., Vogel F., Träger F., Baio J.E., Weidner T. // Dalton Trans. 2012. V. 41. P. 2986.Bowers C.R., Weitekamp D.P. // J. Am. Chem. Soc. 1987. V. 109. P. 5541.Rojas S., Terreros P., Fierro J.L.G. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2002. V. 184. P. 19.Zhao J., Zhang Y., Han J., Jiao Y. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2005. V. 241. P. 238.