Net zoals Assepoester met behulp van een beetje magie van een arme tiener in een prachtige prinses veranderde, wetenschappers van het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse ministerie van Energie hebben een gewoon metaal omgevormd tot een bruikbare katalysator voor een brede reeks reacties, een rol die voorheen was weggelegd voor dure edelmetalen.

In een nieuwe studie, Argonne-chemicus Max Delferro versterkte en analyseerde de ongekende katalytische activiteit van een element genaamd vanadium voor hydrogenering - een reactie die wordt gebruikt voor het maken van alles, van plantaardige oliën tot petrochemische producten tot vitamines.

"Typisch, het katalyseren van deze reacties vereist doorgaans edele metalen, zoals platina, palladium of rhodium, ' zei Delferro.

Vanadium is wat chemici een overgangsmetaal van de eerste rij noemen, die verwijst naar zijn plaats op het periodiek systeem. Net als zijn buren titanium en chroom, vanadium is veel overvloediger en goedkoper dan de edele metalen.

Helaas, het meeste vanadium alleen zal niet werken voor het hydrogeneringsproces. Om het vanadium te laten werken, was een proces in drie stappen vereist. Eerst, het vanadium moet in zijn 3+ oxidatietoestand zijn, een zeer reactieve maar onstabiele toestand. Tweede, het vanadium moest relatief verspreid zijn over het oppervlak - als de klonten vanadiumatomen te groot waren, ze zouden ophouden zo actief te zijn. Laatste, de vanadiumatomen moesten "low-gecoördineerd" zijn, wat betekent dat er elektronische ruimte zou zijn voor de doelmoleculen om te binden.

"Het is niet eenvoudig om vanadium met één atoom in deze speciale configuratie te krijgen op metaaloxide-oppervlakken. " zei Delferro. "Het vereist het gebruik van speciale synthetische technieken zoals oppervlakteorganometaalchemie en afzetting van atoomlagen. Echter, als we vanadium of een ander overvloedig metaal zo katalytisch actief kunnen maken als de edele metalen, we kunnen dramatische kostenbesparingen realiseren in deze veel voorkomende en commercieel belangrijke katalytische processen."

Toen Delferro en zijn team het vanadium in deze configuratie creëerden, ze zagen een dramatische toename van de katalytische activiteit.

Een artikel gebaseerd op het onderzoek, "Geïsoleerd, Goed gedefinieerd organovanadium (III) op silica:single-site katalysator voor hydrogenering van alkenen en alkynen, " verscheen online in Chemische communicatie op 9 mei in het speciale nummer, " ChemComm 's 2017 opkomende onderzoekers."