Ян Хендрик де Бур

Ян Хендрик де Бур (нидерл. Jan Hendrik de Boer; 19 марта 1899, Зейдларен — 25 апреля 1971, Гаага) — нидерландский физик и химик, известный работами в области физической химии, материаловедения и гетерогенного катализа. Совместно с Антониусом ван ден Бруком разработал метод получения чистых металлов, известный как процесс ван Аркеля — де Бура. Внёс значительный вклад в понимание механизмов адсорбции, электронной теории катализа и свойств тонких плёнок.

Биография

Ян Хендрик де Бур родился в семье учителя. В 1917 году поступил в Амстердамский университет, где изучал физику и химию. В 1922 году получил степень магистра, а в 1925 году защитил докторскую диссертацию под руководством известного физика Антониуса ван ден Брука. Тема диссертации была посвящена исследованию адсорбции газов на поверхности металлов.

С 1925 по 1930 год работал в Физической лаборатории компании Philips в Эйндховене. Именно в этот период совместно с ван ден Бруком и Антоном ван Аркелем он разработал метод получения тугоплавких металлов высокой чистоты. В 1930 году перешёл в лабораторию компании Bataafse Petroleum Maatschappij (предшественница Shell) в Амстердаме, где занимался исследованиями в области катализа.

В 1939 году де Бур был назначен профессором физической химии в Делфтском техническом университете. Во время Второй мировой войны он продолжал научную работу, несмотря на оккупацию Нидерландов. После войны его исследования сосредоточились на электронной теории катализа и свойствах полупроводников.

В 1950 году де Бур стал директором Института физической химии в Амстердаме. Он также был членом Королевской нидерландской академии наук (с 1946 года). Ушёл на пенсию в 1969 году, скончался в 1971 году.

Научные достижения

Процесс ван Аркеля — де Бура

Наиболее известным вкладом де Бура является разработка метода получения особо чистых металлов, таких как титан, цирконий, гафний, ванадий, ниобий, тантал, хром, молибден и вольфрам. Метод основан на химическом транспорте через газовую фазу с использованием иодидов.

Процесс включает несколько стадий:

1. Исходный металл (обычно в виде порошка или загрязнённого слитка) помещается в вакуумную камеру.
2. К металлу добавляется иод.
3. При нагреве до 200–500 °C (в зависимости от металла) образуется летучий иодид металла.
4. Пары иодида контактируют с раскалённой нитью (обычно вольфрамовой), нагретой до 1000–1400 °C.
5. На нити происходит термическое разложение иодида с осаждением чистого металла.
6. Выделившийся иод возвращается в цикл.

Этот метод позволяет получать металлы с чистотой до 99,99 % и выше. Он широко применялся в промышленности до развития более производительных методов, таких как зонная плавка. В настоящее время используется для получения особо чистых образцов для научных исследований и в производстве некоторых специальных сплавов.

Исследования адсорбции и катализа

Де Бур внёс фундаментальный вклад в понимание процессов адсорбции газов на твёрдых поверхностях. Он разработал теорию, описывающую зависимость адсорбции от температуры и давления, и ввёл понятие активированной адсорбции. Его работы заложили основу для современного понимания гетерогенного катализа.

Совместно с коллегами он исследовал механизмы каталитических реакций на поверхности металлов и оксидов. В частности, он изучал каталитическое окисление водорода и аммиака, а также реакции гидрирования. Де Бур показал, что каталитическая активность металлов тесно связана с их электронной структурой, что предвосхитило развитие электронной теории катализа.

Электронная теория катализа

В 1950-х годах де Бур разработал электронную теорию катализа на полупроводниках. Он предложил, что каталитическая активность оксидных катализаторов определяется их электронными свойствами, в частности, положением уровня Ферми и концентрацией носителей заряда. Эта теория позволила объяснить, почему добавление небольших количеств примесей (промоторов) может существенно изменять каталитическую активность.

Де Бур также внёс вклад в изучение явления хемосорбции — химической адсорбции, при которой образуются прочные химические связи между адсорбатом и поверхностью. Он показал, что хемосорбция является ключевым этапом во многих каталитических реакциях.

Тонкие плёнки и поверхностные явления

Де Бур проводил исследования по получению и изучению свойств тонких металлических и оксидных плёнок. Он разработал методы осаждения плёнок из газовой фазы и исследовал их электрические, оптические и каталитические свойства. Его работы в этой области способствовали развитию микроэлектроники и технологии тонкоплёночных покрытий.

Основные публикации

Ян Хендрик де Бур является автором и соавтором нескольких монографий и большого числа научных статей. Среди его наиболее значимых трудов:

• «Электронная эмиссия и явления адсорбции» (1935) — монография, обобщающая его ранние работы по адсорбции.
• «Катализ и электронная структура» (1956) — книга, в которой изложена электронная теория катализа.
• «Химия и физика поверхности» (1960) — учебное пособие по поверхностным явлениям.

Он также опубликовал множество статей в журналах Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas, Physica, Journal of Catalysis и других.

Признание и наследие

Научные заслуги Яна Хендрика де Бура были отмечены избранием в Королевскую нидерландскую академию наук (1946). Он был удостоен нескольких премий, в том числе премии Нидерландского химического общества.

В честь де Бура назван метод получения чистых металлов (процесс ван Аркеля — де Бура), который до сих пор используется в лабораторной практике и специальных производствах. Его работы по адсорбции и катализу продолжают цитироваться в современных исследованиях.

Именем де Бура названа премия, присуждаемая Нидерландским обществом катализа за выдающиеся достижения в области катализа.

Интересные факты

• Де Бур был не только учёным, но и талантливым художником-любителем. Он создал серию акварелей, изображающих лабораторное оборудование и научные процессы.
• В 1930-х годах он совместно с ван Аркелем разработал метод получения искусственных рубинов и сапфиров для часовой промышленности.
• Де Бур был одним из первых учёных, кто применил квантово-механические представления для объяснения каталитических явлений.

Источники

• J. H. de Boer, Electron Emission and Adsorption Phenomena, Cambridge University Press, 1935.
• J. H. de Boer, Catalysis and Electronic Structure, Elsevier, 1956.
• J. H. de Boer, The Chemistry and Physics of Surfaces, Academic Press, 1960.
• A. E. van Arkel, J. H. de Boer, Darstellung von reinem Titanium, Zirkonium, Hafnium und Thoriummetall, Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie, 1925.
• Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society, Vol. 18, 1972 (статья о Я. Х. де Буре).
• Королевская нидерландская академия наук, архивные материалы.