The elements of business — ABC Chemicals

2019 год знаменует собой 150 лет со дня создания периодической таблицы, и что может быть лучше, чем отметить этот важный вклад, который сегодня вносят элементы в основные отрасли промышленности?

Элементы — это атомные строительные блоки вселенной, создающие мир, каким мы его знаем. Большинство элементов в периодической таблице являются металлами, и каждый элемент обладает уникальным набором свойств, которые делают их подходящими для конкретных применений. В частности, металлы платиновой группы (МПГ) имеют решающее значение для различных химических синтезов и продуктов. Платина в форме комплекса является неотъемлемой частью некоторых противоопухолевых препаратов, включая изменяющий жизнь препарат цисплатин, а металлическая форма также используется во многих медицинских устройствах и имплантатах. Платина и родственные ей МПГ палладий и родий являются активными компонентами многих каталитических нейтрализаторов, обеспечивая удаление токсичных загрязнений из выхлопных газов автомобилей. МПГ, такие как рутений и палладий, используются во многих реакциях, катализируя создание множества промышленно важных химических веществ. Помимо МПГ, металлические элементы, такие как литий, никель и кобальт, играют важную роль в материалах катодных батарей, которые разрабатываются для питания транспортных средств будущего.

Понимание химических и физических свойств конкретных элементов важно для промышленности, но для эффективного использования и объединения этих свойств для промышленного применения требуются навыки и опыт. Джонсон Матти (JM) обладает более чем 200-летним опытом применения научных исследований для выработки решений основных задач, стоящих перед обществом сегодня и в будущем. На протяжении многих лет JM применяет свой опыт и знания в области металлургических исследований для разработки материалов, чтобы дать нам более чистый воздух, инновационных катализаторов для жизненно важных процессов химической промышленности и новых материалов для перекрестных связей и других промышленных реакций. JM также разработала технологии для извлечения и переработки МПГ, тем самым обеспечивая доступность этих конечных и ценных металлов для повторного использования.

Элементы, которые приводят в действие наши транспортные средства

The elements of business - ABC Chemicals

Одной из самых насущных проблем, стоящих сегодня перед миром, является потребность в более чистом воздухе. Для этого необходимы технологии, которые снижают выбросы в транспортной отрасли, и во всем мире уже наблюдается тенденция к сокращению доли автомобилей, работающих исключительно на бензине или дизеле. В связи с этим возникает необходимость в новых, более чистых источниках энергии, таких как аккумуляторы, для удовлетворения потребностей транспортной отрасли.

Признавая будущий спрос на новые аккумуляторные материалы с более высокими характеристиками, компания JM разработала технологию катодного материала для аккумуляторных батарей eLNO. Эта технология сочетает в себе литий, никель и кислород с минимальным количеством кобальта, чтобы в будущем создать литий-ионный аккумулятор со сверхвысокой плотностью энергии.

Современные материалы для литий-ионных аккумуляторов обычно содержат большее количество кобальта. Этот элемент находится в ограниченном предложении, и, таким образом, рост спроса привел к увеличению цены в четыре раза в последние годы. Однако в настоящее время кобальт является критически важным компонентом для обеспечения стабильности и срока службы литий-ионного аккумулятора.

В материалах eLNO количество кобальта, добавляемого в рецептуру, сведено к минимуму, и это является ключевым отличительным признаком рынка для этого материала батареи. Специальная формула элементов в материалах eLNO позволяет добиться улучшения ступенчатого изменения плотности энергии и срока службы цикла с меньшим содержанием кобальта и, следовательно, с меньшими затратами. Низкий уровень кобальта является ключом к обеспечению устойчивой коммерциализации катодных материалов с высокой удельной энергией для литий-ионных аккумуляторов.

Удаление загрязняющих веществ через катализ

PGM и металлургические исследования также являются важными компонентами для разработки решений для более чистого воздуха за счет снижения вредных выбросов от транспортных средств, работающих на двигателях внутреннего сгорания. Эти транспортные средства производят различные химические загрязнители, которые, как известно, опасны для здоровья человека. Улучшение качества воздуха связано с пониманием того, как преобразовывать загрязнители, такие как окись углерода, несгоревшие углеводороды и соединения оксида азота (НЕТИкс) — в безвредные выбросы.

JM обладает обширным опытом в этой области, и каждый третий автомобиль в мире содержит автокатализатор JM. Инновации каталитического нейтрализатора JM впервые начались в конце 1960-х годов с двухстороннего катализатора, в котором использовались платина и родий. Позднее это было улучшено в трехкомпонентном катализаторе, который добавил палладий в слой катализатора. Эффективно, эти катализаторы объединяют окислительные и восстанавливающие свойства. Металлы платины и палладия окисляют токсичный угарный газ до менее вредного углекислого газа и несгоревших углеводородов до углекислого газа и воды, в то время как родий снижает содержание NO.Икс соединения в азот.

Постоянные инновации необходимы в этой области. Рассмотрим дизельные двигатели: снижение NOИкс Ранее было достигнуто только после того, как технология катализатора достигла определенной температуры в выхлопе. Это означало, что в первые минуты после зажигания двигателя НЕТИкс выбросы все еще выбрасывались в атмосферу. Для устранения этих выбросов JM разработала технологию холодного старта. Это использует химию металла и цеолита для хранения исходного NOИкс выбросы. После того как температурные условия катализатора будут выполнены, происходит восстановление до азота.1

Новый палладиевый катализатор может селективно проводить классически сложные реакции перекрестного сочетания с высокими выходами, в то время как в присутствии реакционноспособных боковых групп

Предоставление новых маршрутов к продуктам

Помимо использования в чистом воздухе и на транспорте, одним из наиболее широко известных применений металлических комплексов в химии является катализирование различных промышленных процессов. Катализ является неотъемлемым компонентом многих промышленных реакций. Например, процесс Хабера-Боша производит удобрения и агрохимический аммиак из водорода и азотных реагентов. Но это возможно только в больших масштабах с использованием железного катализатора.

По сути, катализ помогает облегчить сложные реакции. Например, реакции перекрестного сочетания являются одним из методов создания новых углерод-углеродных связей. Эти связи полезны в химической промышленности благодаря своей универсальности и функциональности. Постоянно разрабатываются палладиевые катализаторы, которые улучшают хемоселективность, реакционную способность и активность в ходе реакций перекрестного сочетания.

Что делает палладий полезным для реакций перекрестного сочетания, так это его способность получать доступ к множественным состояниям окисления и легко менять их между собой. Доступ к этим различным состояниям позволяет катализатору перейти от его предкатализатора Pd (я) форма в активный Pd (0) форма. Это позволяет палладиевому катализатору проходить необходимые процессы окислительного присоединения, трансметаллирования и восстановительного удаления. Новые комплексы металлов постоянно разрабатываются в JM с целью сделать эти процессы более селективными. Например, недавнее исследование продемонстрировало, как новый палладиевый катализатор JM может избирательно выполнять классически сложные реакции перекрестного сочетания с высокими выходами, в присутствии реакционноспособных боковых групп.2

Устойчивая поставка металлов

Все эти промышленные катализаторы, автокатализаторы и технологии чистого воздуха основаны на нескольких распространенных элементах PGM, как правило, на платине, палладии, рутении и родии, в то время как все более широкое использование материалов для автомобильных аккумуляторов будет создавать дополнительную потребность в других металлических элементах, включая литий, никель и кобальт. Тем не менее, все эти элементы находятся в ограниченном количестве в земной коре, поэтому крайне важно, чтобы они использовались как можно более эффективно, учитывались технологии повторного использования и переработки, а также использовались или развивались устойчивые системы закупок для обеспечения непрерывного этического снабжения.

The elements of business - ABC Chemicals

Устойчивость и долговечность лежат в основе бизнеса JM. В результате компания также сосредоточена на переработке МПГ, используемых в автокатализаторах или других применениях, чтобы их можно было повторно использовать. JM сконцентрировался на разработке технологий и стратегий, которые извлекают как можно большую часть PGM из любого сырья. Типичные исходные материалы включают автокатализаторы, промышленные катализаторы или другие содержащие PGM материалы. Затем они могут быть обработаны на специализированных предприятиях JM по переработке и переработке. На этих объектах используются специальные методы и технологии гидро- и пирометаллургического разделения для выделения семи ключевых металлов платиновой группы: золота, серебра, родия, платины, палладия, рутения и иридия.

Несмотря на то, что пройдет некоторое время, прежде чем будут запущены значительные объемы автомобильных аккумуляторов или истечет срок их полезного использования, JM рассматривает все области работы аккумуляторов на протяжении всего их жизненного цикла.

Металлические элементы широко распространены в катодных технологиях eLNO, автокатализаторах, промышленных катализаторах, медицинских приборах и фармацевтических препаратах. Однако объединение и применение этих элементов для конкретных применений требует глубокого понимания металлургии и конкретных процессов реакции, производства и разработки. Кроме того, устойчивость должна быть высоким приоритетом; важно, чтобы сырые элементарные металлы приобретались устойчиво в течение длительного времени. Инновации в химической промышленности основаны на сочетании правильных элементов с нужным опытом, чтобы сделать реакцию или продукт успешным.

Алан Нельсон — технический директор Johnson Matthey.

eLNO является торговой маркой группы компаний Johnson Matthey.

Джонсон МаттиВ Johnson Matthey мы видим мир, который будет чище и здоровее. Наши ученые каждый день работают над созданием инновационных продуктов, которые обеспечивают более чистый воздух, улучшают здоровье и позволяют более эффективно использовать природные ресурсы. Являясь мировым лидером в области устойчивых технологий, мы работаем с нашими клиентами на различных рынках, от фармацевтического и медицинского до автомобильного, промышленного и химического производства, оптимизируя процессы и повышая эффективность. Наши решения продолжают развиваться с изменяющимися требованиями нашего времени, когда мы решаем новые задачи, чтобы построить более чистое и здоровое будущее для будущих поколений.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *