Wetenschappers van het Tokyo Institute of Technology produceerden metallische deeltjes van subnano-formaat die maar liefst 50 keer effectiever zijn dan de bekende Au-Pd bimetaal nanokatalysatoren.

De oxidatie van aromatische koolwaterstoffen is van cruciaal belang voor het produceren van een grote verscheidenheid aan bruikbare organische verbindingen. Deze oxidatieprocessen vereisen het gebruik van katalysatoren en oplosmiddelen, die doorgaans schadelijk zijn voor het milieu. Dus, het vinden van een oplosmiddelvrij oxidatieproces met behulp van katalytische deeltjes van nanogrootte heeft veel aandacht getrokken.

interessant, katalytische deeltjes op subnanoschaal (subnanokatalysatoren, of SNC's) die zijn samengesteld uit edele metalen zijn zelfs nog beter in hun werk omdat hun grotere oppervlakte en unieke elektronische toestand gunstige effecten hebben voor oxiderende koolwaterstoffen en ook voorkomen dat ze zelf worden geoxideerd. Dit maakt ze kosteneffectief omdat de hoeveelheid metaal die nodig is voor SNC's lager is dan voor katalysatoren van nanoformaat.

Een team met inbegrip van Dr. Miftakhul Huda, Keigo Minamisawa, Dr. Takamasa Tsukamoto, en Dr. Makoto Tanabe aan het Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), onder leiding van prof. Kimihisa Yamamoto, meerdere soorten SNC's gemaakt met behulp van dendrimeren, dit zijn boomachtige bolvormige moleculen die kunnen worden gebruikt als een sjabloon om de gewenste katalysatoren te bevatten. "Van dendrimeren wordt verwacht dat ze interne nanoruimten bieden die geschikt zouden kunnen zijn voor katalytische conversie in de aanwezigheid van metaaldeeltjes, " legt Yamamoto uit.

Het team creëerde katalysatoren van verschillende groottes, afhankelijk van het gebruikte edelmetaal en het aantal atomen van elk katalytisch deeltje. Ze vergeleken hun prestaties om het beste edelmetaal te vinden voor het maken van SNC's en onderzochten vervolgens het mechanisme achter hun hoge katalytische activiteit. Kleinere SNC's bleken beter te zijn, terwijl minder oxofiele metalen (zoals platina) superieur waren. Het team stelde dat het oppervlak van platina SNC's niet gemakkelijk oxideert, waardoor ze herbruikbaar zijn. Pt19 SNC vertoonde katalytische prestaties die wel 50 keer effectiever waren dan de gewone Au-Pd-nanokatalysatoren. Het team zal blijven werken om licht te werpen op deze katalytische verschijnselen.

"De ontwikkeling van een meer gedetailleerd mechanisme, inclusief theoretische overwegingen, is momenteel aan de gang, ", zegt Tanabe. De toepassingen van dergelijke katalysatoren kunnen een grote bijdrage leveren aan het verminderen van de vervuiling en het verbeteren van ons effectieve gebruik van de metaalbronnen van de aarde.