Pojedyncze atomy mogą katalizować reakcje uwodornienia

Wystarczą pojedyncze atomy metalu aby doszło do reakcji uwodornienia acetylenu. Odkrycie dokonane przez naukowców z Uniwersytetu Tufts w Bostonie może mieć duży wpływ na wielkotonażową syntezę chemiczną.

Uwodornienie jest jedną z najważniejszych reakcji w przemyśle spożywczym, petrochemicznym i farmaceutycznym i wymaga obecności katalizatora. Najczęściej stosowanym katalizatorami są metale i ich stopy. Chemicy z Bostonu zaobserwowali, że dodając pojedyncze atomy palladu – drogiego, szlachetnego metalu do znacznie tańszego materiału z miedzi otrzymujemy katalizator, będący „jednoatomowym stopem” o zdolności do katalizy selektywnego uwodornienia.

W przemysłowych procesach uwodornienia stosuje się niewielkie skupiska metali szlachetnych o szerokości 5-10 nanometrów osadzone na na innych materiałach. Naukowcy z Tuft rozproszyli pojedyncze atomy palladu (wartego aż 650 dolarów za uncję) o szerokości mniejszej od 0,5 nm na podstawie z miedzi. Dokonano tego poprzez ogrzanie palladu do prawie 1000 st. C. W tej temperaturze pojedyncze atomy palladu ulegają odparowaniu a następnie osadzeniu na powierzcni miedzi umieszczonej kilka centrum od palladu.

Otrzymany materiał zanalizowano za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego, za pomocą którego zaobserwowano pojedyncze atomy palladu na powierzchni miedzi. Okazało się, że tak otrzymany katalizator nie ustępuje pod względem aktywności dotychczas stosowanym. Spektrometria masowa wykazała, że nowy materiał katalizuje uwodornienie styrenu oraz acetylenu z ponad 95-procentową selektywnością.

(pj)