В новом исследовании аргоннский химик Макс Дельферро усилил и проанализировал беспрецедентную каталитическую активность элемента, называемого ванадием, для гидрирования — реакции, которая используется для производства всего, от растительных масел до нефтехимических продуктов и витаминов.«Обычно для катализирования этих реакций обычно требуются драгоценные металлы, такие как платина, палладий или родий», — сказал Делферро.«Если мы сможем сделать ванадий или другой металл в больших количествах столь же каталитически активным, как и благородные металлы, мы сможем значительно сократить расходы в этих очень распространенных и коммерчески важных каталитических процессах».Ванадий — это то, что химики называют переходным металлом первого ряда, что указывает на его место в периодической таблице.
Как и его соседи титан и хром, ванадий гораздо более распространен и дешевле драгоценных металлов.К сожалению, большая часть ванадия сама по себе не подходит для процесса гидрирования. Чтобы ванадий работал, требовался трехступенчатый процесс. Во-первых, ванадий должен находиться в степени окисления 3+, очень реактивном, но нестабильном состоянии.
Во-вторых, ванадий должен был быть относительно диспергирован на поверхности — если бы сгустки атомов ванадия были слишком большими, они перестали бы быть такими же активными. Наконец, атомы ванадия должны быть «низко-координированными», что означает наличие электронного пространства для связывания целевых молекул.
«Перевести одноатомный ванадий в эту особую конфигурацию на поверхности оксидов металлов непросто, — сказал Делферро. «Это требует использования специальных синтетических методов, таких как поверхностная металлоорганическая химия и осаждение атомных слоев. Однако, если мы сможем сделать ванадий или другой металл в большом количестве, столь же каталитически активным, как и благородные металлы, мы сможем значительно сократить расходы на эти очень распространенные и коммерческие важные каталитические процессы ».
Когда Делферро и его команда создали ванадий в этой конфигурации, они увидели резкое повышение каталитической активности.Статья, основанная на исследовании «Изолированный, четко определенный органованадий (III) на диоксиде кремния: односайтовый катализатор для гидрирования алкенов и алкинов», была опубликована в журнале Chemical Communications 9 мая в специальном выпуске ChemComm’s Emerging Investigators . "