Guldkatalysatorer gjort enkle med ny teknik

Forskere fra Cardiff University har skabt en ny og enkel metode til at skabe katalysatorer lavet af ædle metaller og har vist, at guld stadig er den mest stabile og effektive af dem alle.

Katalyse er processen med at fremskynde kemiske reaktioner for at gøre produkter billigere, renere, sikrere og mere bæredygtige. Det anslås, at 85 procent af verdens produkter kræver en katalysator på et eller andet tidspunkt i deres produktion.

Selvom guld har været kendt for at være et relativt inert materiale, arbejde udført af professor Graham Hutchings fra Cardiff Catalysis Institute har vist, at det faktisk er en yderst effektiv katalysator i specifikke reaktioner.

En sådan reaktion er produktionen af ​​vinylchloridmonomer (VCM) - hovedingrediensen i PVC.

Som et resultat af dette pionerarbejde, guldkatalysatoren er nu blevet kommercialiseret af førende kemikalievirksomhed Johnson Matthey og er i øjeblikket i produktion i en specialbygget reaktor i Shanghai, Kina.

Aktuelle skøn tyder på, at 20 millioner tons vinylchlorid kunne fremstilles hvert år ved hjælp af guldkatalysatoren.

Vigtigere, guldkatalysatoren har erstattet en giftig kviksølvkatalysator, der tidligere blev brugt til denne reaktion, som ikke kun er ekstremt skadeligt for miljøet, men også opført som en trussel mod menneskers sundhed af Verdenssundhedsorganisationen.

WHO's nyligt ratificerede Minamata-konvention fastslår, at alle nye VCM-anlæg skal bruge kviksølvfrie katalysatorer og i den nærmeste fremtid skal alle eksisterende industrianlæg skifte til kviksølvfrie alternativer.

I en ny undersøgelse, udgivet i dag i Naturkemi , holdet har udviklet en enkel ny metode til at skabe guldkatalysatoren ved at bruge acetone som opløsningsmiddel som en af ​​nøgleingredienserne.

Metoden førte til oprettelsen af ​​monodisperserede guldkationer på katalysatoren, og derfor er guldet til stede som et enkelt sted. Ved at bruge avancerede karakteriseringsteknikker, i samarbejde med professor Kiely ved Lehigh University i USA, disse guld-enkeltstedskationer er vist at være den aktive art og er også meget stabile under reaktionsbetingelserne

I øvrigt, den nye metode kunne bruges til at fremstille katalysatorer fremstillet af andre ædelmetaller, inklusive platin, palladium og ruthenium, som alle også har vist sig lovende i produktionen af ​​VCM og også er fremstillet som single site katalysatorer.

Imidlertid, sammenlignet med guld for denne særlige reaktion, resultaterne viste, at guld forblev den mest stabile og aktive katalysator.

Kommenterer resultaterne, Professor Graham Hutchings sagde:"At skabe single site katalysatorer har længe været en kompliceret opgave; dog, vi har fremlagt en meget enklere metode, der skaber disse enkelte steder og kan bruges til at skabe en lang række andre katalysatorer.

"Vi håber, at dette arbejde kan skubbe vores banebrydende arbejde i udviklingen af ​​katalysatorer til VCM-produktion frem og dermed udrydde brugen af ​​kviksølv, der udgør en alvorlig trussel mod både miljøet og menneskers sundhed."