Onderzoekers in Japan hebben een organische katalysator voor kooldioxide (CO ₂ ) reductie die niet duur is, gemakkelijk verkrijgbaar en recyclebaar. Aangezien het niveau van katalytische activiteit kan worden afgesteld door de oplosmiddelomstandigheden, hun bevindingen zouden veel nieuwe richtingen kunnen openen voor het omzetten van CO ₂ tot industrieel bruikbare organische verbindingen.

Duurzaamheid is een belangrijk doel bij de ontwikkeling van de volgende generatie katalysatoren voor CO ₂ vermindering. Een veelbelovende aanpak is een reactie die de hydrosilylering van CO . wordt genoemd ₂ . Echter, de meeste katalysatoren die tot nu toe voor dit doel zijn ontwikkeld, hebben het nadeel dat ze dure metalen bevatten, niet overal verkrijgbaar en mogelijk schadelijk voor het milieu.

Nutsvoorzieningen, wetenschappers van het Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) en het Renewable Energy Research Center van het Japanse National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) hebben de mogelijkheid aangetoond om een ​​volledig recyclebaar, metaalvrije katalysator.

Door te vergelijken hoe goed verschillende organische katalysatoren hydrosilylering van CO . kunnen bereiken ₂ , het team identificeerde er een die alle andere overtrof in termen van selectiviteit en opbrengst. Deze katalysator, genaamd tetrabutylammonium (TBA) formaat, bereikte 99 procent selectiviteit en produceerde het gewenste formaatproduct met een opbrengst van 98 procent. De reactie trad snel op (binnen 24 uur) en onder milde omstandigheden, bij een temperatuur van 60°C.

Opmerkelijk, de katalysator heeft een omzetgetal tot 1800, dat is meer dan een orde van grootte hoger dan eerdere resultaten.

in 2015, teamleider Ken Motokura van Tokyo Tech's Department of Chemical Science and Engineering en zijn collega's ontdekten dat formiaatzouten veelbelovende katalytische activiteit vertonen. Het was deze hint die de basis vormde voor het huidige onderzoek. Motokura legt uit:"Hoewel we verwachtten dat formiaatzouten een goede katalytische activiteit zouden vertonen, TBA-formaat vertoonde een veel hogere selectiviteit, stabiliteit en activiteit die onze verwachtingen overtroffen."

In de huidige studie, de onderzoekers ontdekten dat de katalysator herbruikbaar kan worden gemaakt door tolueen als oplosmiddel te gebruiken. Ze toonden aan dat Lewis-basische oplosmiddelen zoals N-methylpyrrolidon (NMP) en dimethylsulfoxide (DMSO) de reactie kunnen versnellen, wat betekent dat het katalytische systeem afstembaar is.

Over het algemeen zijn de bevindingen - gepubliceerd in de online editie van het tijdschrift ACS Duurzame Chemie &Engineering -bied een nieuwe, milieuvriendelijke manier om CO . te verminderen ₂ terwijl het tegelijkertijd industrieel belangrijke formiaatproducten oplevert.

Silylformiaat kan gemakkelijk worden omgezet in mierenzuur, die kan dienen als een belangrijke waterstofdrager, bijvoorbeeld, in brandstofcellen. De hoge reactiviteit van silylformiaat maakt de omzetting ervan in tussenproducten voor de bereiding van organische verbindingen zoals carbonzuren, amiden en alcoholen.

"Deze efficiënte transformatietechniek van CO ₂ naar silylformiaat vergroot de mogelijkheden voor CO ₂ gebruik als chemische grondstof, ' zegt Motokura.