Wetenschappers van de Universiteit van Cardiff hebben een nieuwe en eenvoudige methode ontwikkeld voor het maken van katalysatoren gemaakt van edele metalen en hebben aangetoond dat goud nog steeds de meest stabiele en efficiënte van allemaal is.

Katalyse is het proces van het versnellen van chemische reacties om producten goedkoper te maken, schoner, veiliger en duurzamer. Geschat wordt dat 85 procent van 's werelds producten op enig moment in hun productie een katalysator nodig hebben.

Hoewel bekend is dat goud een relatief inert materiaal is, het werk van professor Graham Hutchings van het Cardiff Catalysis Institute heeft aangetoond dat het in feite een zeer efficiënte katalysator is in specifieke reacties.

Een van die reacties is de productie van vinylchloridemonomeer (VCM), het hoofdbestanddeel van PVC.

Als resultaat van dit baanbrekende werk, de goudkatalysator is nu gecommercialiseerd door het toonaangevende chemiebedrijf Johnson Matthey en wordt momenteel geproduceerd in een speciaal gebouwde reactor in Shanghai, China.

Volgens de huidige schattingen zou elk jaar 20 miljoen ton vinylchloride kunnen worden geproduceerd met behulp van de goudkatalysator.

Belangrijker, de goudkatalysator heeft een giftige kwikkatalysator vervangen die eerder voor deze reactie werd gebruikt, die niet alleen buitengewoon schadelijk is voor het milieu, maar ook door de Wereldgezondheidsorganisatie als een bedreiging voor de menselijke gezondheid wordt aangemerkt.

De onlangs geratificeerde Minamata-conventie van de WHO stelt dat alle nieuwe VCM-fabrieken kwikvrije katalysatoren moeten gebruiken en dat in de nabije toekomst alle bestaande industriële fabrieken moeten overschakelen op kwikvrije alternatieven.

In een nieuwe studie, vandaag gepubliceerd in Natuurchemie , het team heeft een eenvoudige nieuwe methode ontwikkeld om de goudkatalysator te maken met aceton als oplosmiddel als een van de belangrijkste ingrediënten.

De methode leidde tot de vorming van monogedispergeerde goudkationen op de katalysator en dus is het goud aanwezig als slechts een enkele plaats. Met behulp van geavanceerde karakteriseringstechnieken, in samenwerking met professor Kiely aan de Lehigh University in de VS, deze gouden single-site kationen blijken de actieve soort te zijn en zijn ook zeer stabiel onder de reactieomstandigheden

Bovendien, de nieuwe methode kan worden gebruikt om katalysatoren te produceren die zijn gemaakt van andere edele metalen, inclusief platina, palladium en ruthenium, die allemaal ook veelbelovend zijn gebleken bij de productie van VCM en ook worden bereid als katalysatoren voor één locatie.

Echter, in vergelijking met goud voor deze specifieke reactie, de resultaten toonden aan dat goud de meest stabiele en actieve katalysator bleef.

In een reactie op de bevindingen, Professor Graham Hutchings zei:"Het creëren van single-site katalysatoren is lange tijd een gecompliceerde taak geweest; we hebben een veel eenvoudigere methode voorgesteld die deze enkele sites maakt en kan worden gebruikt om een ​​hele reeks andere katalysatoren te creëren.

"We hopen dat dit werk ons ​​pionierswerk in de ontwikkeling van katalysatoren voor de productie van VCM kan bevorderen en zo het gebruik van kwik, dat een ernstige bedreiging vormt voor zowel het milieu als de menselijke gezondheid, kan uitroeien."