De noodzaak om bewust te zijn van de consument wordt een prioriteit voor een steeds groter deel van de samenleving. Dit betekent dat het bereiken van efficiënte en ecologisch duurzame chemische processen belangrijker is dan ooit tevoren. Een manier om de reactie-efficiëntie te beïnvloeden is katalyse. Echter, bij het kiezen van een katalysator is het vaak nodig om verschillende factoren af ​​te wegen, waaronder prestaties en kosten. Onderzoekers van de Universiteit van Osaka hebben een nano-kobaltfosfidekatalysator gerapporteerd voor de hydrogenering van nitrillen die efficiëntie, kosten efficiëntie, gebruiksgemak, en herbruikbaarheid. Hun bevindingen werden gepubliceerd in Chemische Wetenschappen .

De hydrogenering van nitrillen tot primaire aminen is een belangrijk proces dat de bouwstenen levert voor veel alledaagse producten en brandstoffen. Primaire aminen worden gebruikt als oplosmiddelen en oppervlakteactieve stoffen, evenals in procedures voor het maken van kleurstoffen, geneesmiddelen, en kunststoffen.

Het optimaliseren van nitrilhydrogenering in het belang van kosten en ecologische duurzaamheid heeft ertoe geleid dat er talrijke verschillende soorten katalysatoren zijn gerapporteerd. Aard-overvloedige metaalkatalysatoren zijn kosteneffectief - vanwege de brede beschikbaarheid die hun naam suggereert - maar missen luchtstabiliteit, waardoor ze moeilijk te hanteren zijn. In tegenstelling tot, edelmetaalkatalysatoren kunnen onder milde omstandigheden worden gebruikt, maar zijn onbetaalbaar voor grootschalige processen.

De onderzoekers hebben daarom een ​​niet-metalen heterogene kobaltfosfidekatalysator ontwikkeld die nanodeeltjes (nano-Co2P) vormt die stabiel zijn in de lucht en een efficiënte hydrogenering onder milde omstandigheden bereiken. Cruciaal, nano-Co2P kan ook worden gescheiden en hergebruikt voor volgende reacties.

"Ondanks dat het stabiel is in de lucht, onze nano-kobaltfosfidekatalysator heeft een zeer hoge activiteit, " studie auteur Min Sheng legt uit. "Het omzetgetal - dat een maatstaf geeft voor hoe productief een katalysator is - is 58, 000. Om dit in context te plaatsen, dit is een tot 500-voudige verbetering ten opzichte van eerder gerapporteerde katalysatoren voor dit type reactie."

Met behulp van de nano-Co2P-katalysator, hydrogeneringsreacties kunnen worden uitgevoerd met waterstofgas bij omgevingsdruk, waardoor nano-Co2P de eerste aardmetaalkatalysator is die met succes onder milde omstandigheden kan worden gebruikt. Dit biedt tal van voordelen op het gebied van kosten en veiligheid. In aanvulling, de katalysator bleek effectief te zijn voor het hydrogeneren van nitrillen in een groot aantal verschillende organische moleculen.

"Onze studie is het eerste voorbeeld van een metaalfosfide luchtstabiele heterogene katalysator die wordt gebruikt voor dit soort reacties, " hoofdauteur van de studie Takato Mitsudome legt uit. "Wij geloven dat onze bevindingen een nieuwe richting in de katalyse van synthetische processen zullen inspireren, ondersteuning van duurzame praktijken die het milieu beschermen."