Forskning afslører nikkel-baserede katalysatorer med bemærkelsesværdig økonomisk gennemførlighed

I en udvikling, der skal transformere den kemiske industri på globalt plan, har professor Chang Ho Yoo i Institut for Kemi på UNIST med succes udviklet en yderst effektiv og stabil karbonyleringskatalytisk reaktion ved hjælp af nikkelkatalysatorer. Denne præstation, udgivet i Science , tilbyder et lovende alternativ til de meget anvendte rhodiumkatalysatorer i acetylprocessen.

Carbonylering er en afgørende reaktion involveret i omdannelsen af ​​methanol til eddikesyre og esterforbindelser til organisk syreanhydrid. Med mere end 13 millioner tons acetylforbindelser produceret årligt på verdensplan, spiller denne reaktion en afgørende rolle i den kemiske industri.

Traditionelt har ædelmetaller såsom rhodium og iridium været anvendt som katalysatorer i den kommercielle carbonyleringsproces. Imidlertid giver disse metaller udfordringer på grund af deres knaphed, høje omkostninger, toksicitet og miljøpåvirkning. I denne banebrydende forskning udnyttede professor Yoo de rigelige nikkel-overgangsmetaller som et bæredygtigt og omkostningseffektivt alternativ.

Eksisterende nikkelkatalysatorer har begrænset katalytisk aktivitet, og de har ikke været brugt i industrien siden 1970'erne. Professor Yoos forskerhold har med succes adresseret denne begrænsning ved at anvende en imidazol-baseret N-heterocyklisk carbenligand, der erstatter de konventionelle phosphinligander, der anvendes i traditionelle nikkelkatalysatorer. Carbenliganden udviste overlegen stabilitet og aktivitet og udviste sammenlignelig ydeevne som de rhodiumkatalysatorer, der i øjeblikket anvendes i kommercielle applikationer.

"Vi har udviklet en nikkelkatalysator, der matcher aktivitetsniveauet for den eksisterende rhodiumkatalysator," bemærkede professor Yoo. "Denne præstation er bemærkelsesværdig, da den baner vejen for den praktiske brug af nikkelkatalysatorer i industrielle omgivelser." Forskningsresultaterne blev udført af professor Yoos team ved University of North Carolina i Chapel Hill.

Denne udvikling tilbyder ikke kun et bæredygtigt alternativ til ædelmetalkatalysatorer, men rummer også potentialet til at revolutionere den kemiske industri ved at muliggøre en udbredt anvendelse af nikkelkatalysatorer. Nikkels overflod, lave omkostninger og reducerede miljøpåvirkning gør det til en attraktiv mulighed for store industrielle applikationer. Efterhånden som dette forskningsgennembrud skrider frem mod kommercialisering, forventes det at drive betydelige fremskridt i carbonyleringsprocessen og åbne nye veje for bæredygtig og effektiv kemisk produktion.

Flere oplysninger: Changho Yoo et al., Nikkel-katalyseret estercarbonylering fremmet af imidazol-afledte carbener og salte, Science (2023). DOI:10.1126/science.ade3179

Journaloplysninger: Videnskab

Leveret af Ulsan National Institute of Science and Technology