Les chercheurs ont créé un catalyseur de palladium sur carbone pour la drogue, les pesticides et la production plastique qui est très épargnant en termes d'utilisation précieuse des métaux. Dans le nouveau catalyseur, le palladium est transporté sur des particules de carbone fabriquées à partir des déchets de traitement de la biomasse. Cette forme de carbone recyclé n'a presque pas de pores pour que le métal actif se perde, donc aussi peu que le centième, la quantité habituelle de palladium dans les catalyseurs industriels s'avère suffisante.
L'étude est publiée dans Chemsuschemet l'équipe comprend des chercheurs du Skolkovo Institute of Science and Technology, Zelinsky Institute of Organic Chemistry of RAS et Platov South-Russian State Polytechnic University.
Les catalyseurs sont indispensables pour la production de carburants, de polymères et de médicaments. De nombreux catalyseurs sont fabriqués en déposant des métaux précieux – platine, palladium, rhodium, etc. – sur un matériau porteur, comme le carbone activé.
Des recherches récentes, cependant, ont révélé que jusqu'à 98% du métal précieux dans de tels catalyseurs peuvent devenir piégés dans les micropores du porte-carbone, rendant le métal inaccessible aux réactifs et pratiquement inutile pour la catalyse.
Alors, comment pouvons-nous rendre les particules catalytiques plus efficaces et nous débarrasser de tout le métal « mort » en eux? La solution consiste à utiliser des matériaux de carbone alternatifs comme porteurs qui n'auraient pas de micropores et qui auraient pourtant une grande surface et la capacité de contenir des atomes de métaux précieux et des nanoparticules en place. Ces matériaux de carbone sont cependant chers et difficiles à faire.
Les chercheurs de Skoltech et leurs collègues ont créé un nouveau matériau composé de carbone et d'azote, qui a très peu de micropores hébergeant du métal « mort ». En raison de sa forte teneur en azote, le nouveau matériau est bon pour conserver les atomes métalliques actifs et les nanoparticules à sa surface.
Un catalyseur de palladium que l'équipe a fait sur la base du nouveau support de carbone s'est avéré très faible en métal « mort » et extrêmement actif dans les réactions de couplage croisé et d'hydrogénation significativement significatives, essentiels à la production de médicaments, de pesticides et de monomères – des composants de la casse pour fabriquer des plastiques.
L'introduction du nouveau catalyseur aurait un avantage au-delà de la réduction du coût de la synthèse pour de nombreux produits industriels. En raison de sa teneur globale globale en palladium radicalement plus faible, le catalyseur provoquera beaucoup moins de contamination au palladium, ce qui est particulièrement important pour la pharmaceutique, car ce métal est toxique.
Curieusement, la matière première pour la fabrication du matériau porteur à base de carbone unique, qui sous-tend le nouveau catalyseur, est une matière de déchets organiques appelée Humins. Il s'agit d'un sous-produit du traitement de la biomasse végétale dans l'industrie chimique, qui a toutes les bonnes propriétés et une teneur suffisamment élevée en carbone, permettant aux chercheurs de développer un moyen simple de synthétiser leur matériau porte-avion enrichi de l'azote.
Le catalyseur qui en résulte a surpassé les catalyseurs de palladium sur carbone les plus connus auparavant fabriqués à partir des déchets de traitement de la biomasse dans les réactions considérées par les chercheurs.
L'étude a été rédigée par des chercheurs de Skoltech, Platov South-Russian State Polytechnic University, Misis University, Zelinsky Institute of Organic Chemistry of RAS et Boreskov Institute of Catalysis of UB RAS.
