Behovet av att vara uppmärksamma konsumenter blir en prioritet för en ständigt växande del av samhället. Det betyder att det är viktigare än någonsin att uppnå effektiva och miljömässigt hållbara kemiska processer. Ett sätt att påverka reaktionseffektiviteten är katalys. Dock, När man väljer en katalysator finns det ofta ett behov av att avväga olika faktorer inklusive prestanda och kostnad. Osaka University forskare har rapporterat en nanokoboltfosfidkatalysator för hydrogenering av nitriler som kombinerar effektivitet, kostnadseffektivitet, lätt att hantera, och återanvändbarhet. Deras resultat publicerades i Kemivetenskap .

Hydrogeneringen av nitriler till primära aminer är en viktig process som utgör byggstenarna för många vardagsprodukter och bränslen. Primära aminer används som lösningsmedel och ytaktiva ämnen samt i procedurer för att tillverka färgämnen, läkemedel, och plaster.

Optimering av nitrilhydrering för kostnads- och miljömässig hållbarhet har lett till att många olika typer av katalysatorer har rapporterats. Jordnära metallkatalysatorer är kostnadseffektiva - på grund av den breda tillgängligheten som deras namn antyder - men saknar luftstabilitet, gör dem svåra att hantera. I kontrast, ädelmetallkatalysatorer kan användas under milda förhållanden, men är oöverkomligt dyra för storskaliga processer.

Forskarna har därför utvecklat en heterogen koboltfosfidkatalysator av icke-metalllegering som bildar nanopartiklar (nano-Co2P) som är stabila i luften och uppnår effektiv hydrogenering under milda förhållanden. Avgörande, nano-Co2P kan också separeras och återanvändas för efterföljande reaktioner.

"Trots att det är stabilt i luften, vår nano-koboltfosfidkatalysator har en mycket hög aktivitet, " studieförfattaren Min Sheng förklarar. "Dess omsättningstal – vilket ger ett mått på hur produktiv en katalysator är – är 58, 000. För att sätta detta i sitt sammanhang, detta är en förbättring på upp till 500 gånger jämfört med tidigare rapporterade katalysatorer för denna typ av reaktion."

Genom att använda nano-Co2P-katalysatorn, hydreringsreaktioner kan utföras med vätgas vid omgivningstryck, vilket gör nano-Co2P till den första jordmetallkatalysatorn som framgångsrikt kan användas under milda förhållanden. Detta ger många fördelar vad gäller kostnad och säkerhet. Dessutom, katalysatorn befanns vara effektiv för hydrogenering av nitriler i ett brett spektrum av olika organiska molekyler.

"Vår studie är det första exemplet på en luftstabil heterogen katalysator av metallfosfid som används för denna typ av reaktion, "förklarar studieförfattaren Takato Mitsudome." Vi tror att våra resultat kommer att inspirera en ny riktning i katalysen av syntetiska processer, stödja hållbara metoder som skyddar miljön. "