La fonction catalytique et son efficacité jouent un rôle important dans les réactions industrielles, et des réformes cohérentes sont faites dans la méthodologie pour améliorer la synthèse à grande échelle des médicaments, des polymères et d'autres produits souhaités. Les catalyseurs disponibles peuvent être homogènes, ce qui signifie qu'ils possèdent la même phase que les réactifs et les produits, ce qui les rend difficiles à séparer du mélange réactionnel. D'un autre côté, les catalyseurs hétérogènes sont un choix préféré pour de telles réactions en raison de leur facilité de séparation et de réutilisabilité.
La dernière décennie a vu l'émergence de catalyseurs hétérogènes poreux, qui ne laissent pas seulement la portée de la réutilisabilité mais augmentent également la densité des sites catalytiques. Pour augmenter davantage l'efficacité des catalyseurs hétérogènes poreux par le groupe multitif, le groupe de Ritesh Haldar à TIFR Hyderabad a proposé une nouvelle méthodologie. L'œuvre est publiée dans la revue Communications de la nature.
Ils ont intégré un film mince hétérogène poreux dans une configuration microfluidique à flux croisé. Ce qu'un film mince garantit, c'est que le catalyseur reste immobilisé sur un substrat solide. Dans cette configuration, l'entrée permet aux réactifs d'interagir avec les films minces catalytiques et de repousser le produit à travers la sortie. Si un cycle entraîne une conversion de 25% des réactifs en produits, la configuration facilitera plusieurs cycles pour une conversion accrue et, ainsi, une efficacité accrue de la réaction. Un contrôle sur les taux de diffusion des réactifs est obtenu, ce qui rend le processus beaucoup plus rapidement que les normes déjà existantes.
Le groupe a également développé une nouvelle approche pour évaluer l'efficacité d'un système microfluidique à flux croisé combiné à un film mince de catalyseur hétérogène poreux. Dans leur étude, ils ont mené une réaction de condensation de Knoevenagel catalysée par base, atteignant une fréquence de renouvellement remarquable (TOF) de plus de 4000 H⁻¹.
Le TOF mesure l'efficacité du catalyseur produit un produit par rapport à la quantité de catalyseur utilisée au fil du temps. L'augmentation observée du TOF est attribuée à des taux de diffusion réactifs améliorés et à l'immobilisation effective du catalyseur. Cette étude met également en lumière la relation entre la fréquence de renouvellement et les taux de diffusion du réactif en pores.
L'invention, cependant, est limitée au catalyseur des films minces et des réactions organiques en phase liquide en ce moment. À l'avenir, l'équipe de recherche prévoit d'étendre son travail pour inclure des réactions en phase gazeuse et des réactions chimiques à grande échelle en utilisant leur technologie microfluidique inter-flux innovante. Cette prochaine phase élargira la portée de leurs conclusions et ouvrira de nouvelles avenues pour les applications de réaction organique.
