Достижения и перспективы

В 70-х годах произошло резкое перераспределение структуры потребления палладия. Его начали использовать в катализаторах дожигания автомобильных выхлопных газов — нейтрализаторах. И если раньше по применению палладия лидировала электронная промышленность, то сейчас на нейтрализаторы расходуется больше половины объёма ежегодно производимого в мире палладия. В связи с тем что и в Европе и в США вводят всё более жёсткие нормы на выхлопные газы, потребность в палладии постоянно растёт. Правда, Россия пока не относится к числу потребителей автомобильных катализаторов, хоть и располагает необходимыми тонкими технологиями. Дело в том, что действие автомобильного катализатора напрямую зависит от качества бензина: если оно плохое (с большим содержанием сероорганических соединений), то катализатор не работает. Но Россия тоже принимает, хоть и с опозданием, европейские нормы по выхлопам, а значит, рано или поздно нашей автомобильной промышленностью наш же палладий также будет востребован. Кроме того, без катализатора не сделаешь и бензин хорошего качества, поэтому здесь тоже открывается широкое поле для будущего применения.

Кстати, нейтрализаторы нужны не только для очистки выхлопных газов автомобилей, но и для очистки любых газовых выбросов, например на ТЭЦ. Такие промышленные установки по очистке дымовых газов действуют в Японии, Германии и США. В США, надо сказать, вводятся требования по очистке выхлопных газов от любого устройства, сжигающего топливо, — даже газонокосилок. Современные технологии очистки газовых выбросов используют насыпные или монолитные многокомпонентные катализаторы, содержащие активные металлы, в том числе палладий, на различных носителях. На практике при дожигании вредных веществ применяют даже палладиевые катализаторы гидрирования, уже отработанные в промышленных процессах. К сожалению, в этой области Россия также далеко позади.

Немного о том, какие научные исследования ведутся с использованием элемента № 46 в последние десятилетия. В онкологии произошёл переворот после того, как платиновые препараты начали использовать для лечения злокачественных образований. Каждый год учёные синтезируют в медицинских целях всё более эффективные и безопасные соединения платины. Сейчас многие институты и компании пытаются найти биоактивные препараты среди других соединений платиновой группы, в том числе палладия. Палладий убивает и замедляет рост раковых клеток не хуже платины, но зато почти в десять раз менее токсичен. Есть очень обнадёживающие результаты, и один из наших палладиевых противораковых препаратов уже находится на второй стадии клинических испытаний.

Учёные продолжают искать и новые катализаторы на основе палладия для самых разных процессов. Здесь поле для исследований практически неограничено. На каталитическую активность проверяются не только многочисленные обычные комплексные соединения палладия, но и комплексы с фуллеренами, различные полимерные мембраны, служащие подложкой для наночастиц палладия. В Институте общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН давно занимаются синтезом кластеров металлов VIII группы, в частности палладия (Pd561phen60(OAc)180). Такие коллоидоподобные гигантские кластеры палладия — это плоский металлический остов из 561 атома, имеющий форму диска (толщина 15–20 ангстрем и диаметр примерно 50–100 ангстрем), стабилизированный вокруг органическими лигандами. Учёные уже доказали, что нанокластеры проявляют высокую каталитическую активность в реакциях окисления олефинов и спиртов, гидрирования нитрилов и олефинов, дегидрохлорирования хлорароматических соединений, ацетализации карбонильных соединений и других.

Способность полупроводников (например, оксида титана) под действием света очищать воду и воздух от самых разных загрязнителей известна давно (см. „Химию и жизнь“, 2003, № 9). На этом принципе основаны не только промышленные очистные установки, но и бытовые очистители, которые можно купить в магазине. Чтобы сделать этот процесс ещё более эффективным, в последнее время учёные думают о том, чтобы добавить к титану палладий. Такой катализатор уже нельзя вывести из строя никаким летучим органическим соединением.

Все, о чём мы сейчас упомянули — и давно действующие технологии, и перспективные исследования, — это только мелкие брызги по сравнению с тем, где палладий действительно незаменим. Это будущая водородная энергетика. Дело в том, что палладий имеет особые, совершенно уникальные отношения с водородом.