Produktionen av 1-buten via etendimerisering är en av få industriella processer som använder homogen katalys på grund av dess höga selektivitet, trots de enorma mängder aktivatorer och lösningsmedel som krävs. Nu, en ny uppsats av universitetet i Baskien (UPV/EHU), i samarbete med López-gruppen vid Institute of Chemical Research of Catalonia (ICIQ) och RTI International, visar ett mer hållbart alternativ via metall-organiska ramverk (MOF), en familj av porösa material som bildas av metalliska noder anslutna genom organiska ligander.

Forskarna visar att skräddarsydda MOFs under kondensationsregimer katalyserar etylendimeriseringen till 1-buten med hög selektivitet och stabilitet i frånvaro av aktivatorer och lösningsmedel. Forskningen, publicerad i Naturkommunikation , öppnar nya vägar för att utveckla robusta heterogena katalysatorer för en mängd olika gasfasreaktioner.

Forskarna konstruerade defekter i MOF (Ru)HKUST-1 utan att kompromissa med ramstrukturen via två strategier:en konventionell ligandutbytesmetod under MOF-syntes, och ett banbrytande postsyntetiskt termiskt tillvägagångssätt. Forskarna karakteriserade sedan defekterna, som har visat sig vara katalytiskt aktiva för eten -dimerisering.

Tack vare beräkningsresurserna i Barcelona Supercomputing Center (BSC), forskarna kunde simulera realistiska MOF -system för att karakterisera defekterna och beräkna reaktionsmekanismen. De fann att omättade metallcentra orsakade av defekter driver aktivitet, medan nodens bimetalliska karaktär styr selektiviteten. Efter att ha testat systemets katalytiska prestanda, de förbättrade sedan återvinningsbarheten och robustheten hos katalysatorn genom ett avgörande villkor:intraporekondensation.

Produktion av 1-buten via etendimerisering sker i gasfas. När reaktionen sker vid lågt reaktanttryck, vissa katalytiska platser avaktiveras på grund av koordinering av oligomerer. Men när trycket ökar, reaktantmolekylerna kan kondensera inuti materialets porer. En sådan koncentrationseffekt undviker inaktivering och förbättrar därmed katalysatorns stabilitet.

Nästa steg i projektet skulle involvera användningen av MOF-katalysatorer baserade på första radens övergångsmetaller samt tillämpningen av den nya intrapore kondensationsstrategin på andra gasfasreaktioner.