Forskere gør vanadium til en nyttig katalysator til hydrogenering

Ligesom Askepot forvandlede sig fra en fattig teenager til en storslået prinsesse ved hjælp af lidt magi, forskere ved det amerikanske energiministeriums Argonne National Laboratory har omdannet et fælles metal til en nyttig katalysator for en bred klasse af reaktioner, en rolle, der tidligere var forbeholdt dyre ædle metaller.

I en ny undersøgelse, Argonne -kemiker Max Delferro forstærkede og analyserede den hidtil usete katalytiske aktivitet af et element kaldet vanadium til hydrogenering - en reaktion, der bruges til at lave alt fra vegetabilske olier til petrokemiske produkter til vitaminer.

"Typisk, katalysering af disse reaktioner har typisk krævet ædle metaller, som platin, palladium eller rhodium, "Sagde Delferro.

Vanadium er, hvad kemikere kalder et første række-overgangsmetal, som refererer til sin plads i det periodiske system. Ligesom naboerne titanium og chrom, vanadium er meget mere rigeligt og billigere end ædle metaller.

Desværre, det meste vanadium i sig selv vil ikke fungere til hydrogeneringsprocessen. For at få vanadium til at fungere krævede en tretrinsproces. Først, vanadium skal være i sin 3+ oxidationstilstand, en meget reaktiv, men ustabil tilstand. Sekund, vanadium skulle være relativt spredt på overfladen - hvis klumperne af vanadiumatomer var for store, de ville ophøre med at være lige så aktive. Sidst, vanadiumatomerne skulle være "lavkoordinerede", hvilket betyder, at der ville være elektronisk plads til målmolekylerne at binde.

"Det er ikke let at få enkeltatom-vanadium ind i denne særlige konfiguration på metaloxidoverflader, "Delferro sagde." Det kræver brug af særlige syntetiske teknikker såsom overfladeorganometalkemi og atomlagsaflejring. Imidlertid, hvis vi kan gøre vanadium eller et andet rigeligt metal lige så katalytisk aktivt som ædelmetallerne, vi kan skabe dramatiske omkostningsbesparelser i disse meget almindelige og kommercielt vigtige katalytiske processer. "

Da Delferro og hans team skabte vanadium i denne konfiguration, de oplevede et dramatisk løft i katalytisk aktivitet.

En artikel baseret på undersøgelsen, "Isoleret, Veldefineret Organovanadium (III) på silica:Single-site katalysator til hydrogenering af alkener og alkyner, "dukkede op online i Kemisk kommunikation den 9. maj i specialnummeret, " ChemComm 's 2017 nye efterforskere. "