Nyt koboltkompleks kunne reducere omkostningerne ved hydroformylering

Et team af forskere fra Louisiana State University og ExxonMobil Chemical har fundet en måde at erstatte de rhodiumkatalysatorer, der bruges i hydroformyleringsprocessen. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Videnskab , gruppen beskriver deres proces, og hvordan den kan sammenlignes økonomisk med nuværende metoder.

Hydroformylering er en industriel proces, der bruges til at fremstille de former for aldehyder, der er meget brugt i den petrokemiske industri. I øjeblikket, rhodiumkatalysatorer anvendes i processen, men olieselskaber som ExxonMobil vil gerne finde en erstatning på grund af deres høje omkostninger - det sælger i øjeblikket for over $10, 000 en ounce. I denne nye indsats, forskerne hævder at have fundet et levedygtigt alternativ - et koboltkompleks.

Kobolt blev oprindeligt brugt til at omdanne olefiner til aldehyder til brug i applikationer såsom fremstilling af petrokemikalier, men de blev over tid erstattet af rhodiumkatalysatorer. Dette var fordi de var meget mere aktive, hvilket oversat til hurtigere reaktionstider. Dermed, enhver erstatning, inklusive kobolt skulle have lignende reaktionstider.

Kobolt er et kemisk grundstof, der findes i jordskorpen i en kemisk kombineret form. Dens anvendelse i industrielle applikationer er primært i lithium-ion-batterier og magneter. Og det er billigere at købe end rhodium, men sådanne priser er ikke en sikkerhed. Cirka 66 procent af de tilgængelige reserver er i Den Demokratiske Republik Congo, et historisk ustabilt land. Forskerne mener, at det er værd at spille på kobolt, imidlertid, i det mindste for nu, fordi dens pris i øjeblikket kun er 0,01 procent af rhodium.

Den nye tilgang involverer adskillelse af carbonylliganden fra katalysatoren, at skabe plads til alkenen og derefter anvende en positivt ladet koboltart – derfra, reaktionen får lov at fortsætte, indtil den er færdig. Forskerne brugte den positivt ladede koboltart, fordi man mente, at den øgede reaktionstiderne - den kationiske ladning på kobolten ville tvinge metallets d-orbitaler til at trække sig sammen, gør carbonylerne mere labile. Timing af testreaktioner viste, at i modsætning til tidligere bestræbelser på at bruge kobolt som katalysator, det var relativt hurtigt - inden for en faktor på 20 sammenlignet med reaktioner med rhodiumkatalysatorer.

© 2020 Science X Network