Många produktionsanläggningar (t.ex. plasttillverkare, läkemedelsföretag, och andra) använder nanokatalysatorer som innehåller palladium - en dyr komponent som inte är hållbart producerad. En kemist från RUDN University hittade ett sätt att minska palladiumförbrukningen och göra dess tillverkning mer miljövänlig. Han utvecklade en katalysator baserad på ett ämne som kommer från växtavfall. Med hjälp av sin uppfinning, tillverkarna skulle kunna halvera palladiumförbrukningen. Dessutom, nya katalysatorer kan återanvändas flera gånger utan att effektiviteten minskar. Resultaten av studien publicerades i tidskriften Molekylär katalys .

Korskoppling är en typ av reaktion som innebär att kolatomer från olika organiska molekyler kombineras. Korskopplingsreaktioner är mest spridda inom industriell kemi. De används för att syntetisera plast, medicinska läkemedel, och andra föreningar och står endast för 17 % av alla reaktioner inom medicinsk kemi. Huvudkomponenten i korskoppling är palladiumnanopartiklar. Palladium är ett av de sällsynta grundämnena på jorden, vilket gör det till en mycket dyr katalysator. Dessutom, den tillverkas huvudsakligen vid gruvanläggningar som utgör ett betydande hot mot miljön. En kemist från RUDN University föreslog att man skulle lösa alla dessa problem med ett nytt tillvägagångssätt.

Förbrukningen av palladium i korskopplingsreaktioner ökar eftersom partiklarna i palladiumhaltiga katalysatorer tenderar att binda samman. Det finns två sätt att stoppa detta. Man skulle kunna modifiera partiklarnas kemiska egenskaper för att försvaga reaktionen mellan deras ytor när de kommer i kontakt. Alternativt metallen kan hållas på plats fysiskt med ett ramverk eller ett galler. Kemisten från RUDN-universitetet valde den andra metoden och låste metallpartiklar på sina respektive platser med hjälp av ett flerskiktsskal med en magnetisk kärna.

Kärnan i den nya nanokatalysatorn består av järnoxid med höga magnetiska egenskaper. Beläggningen är gjord av en katekolbaserad polymer. Katekol är ett ämne som finns i växternas cellväggar och framställs av växtavfall. Båda dessa skikt är underordnade och har ingen katalytisk aktivitet. De katalytiska egenskaperna hos föreningen kommer från palladiumnanopartiklar som är införlivade i det andra lagret. Polymeren fixerar partiklarna på plats och förhindrar att de binds samman.

Den nya katalysatorstrukturen kräver dubbelt så lite palladium som den gamla:1,5 % av den totala nanopartikelvikten i motsats till 3-6 %. Dessutom, efter ett par produktionscykler, kärnan i nanokompositmaterialet kan rengöras och återanvändas. Denna metod är inte bara bra för miljön utan också ekonomiskt genomförbar, eftersom det kommer att göra produktionen av läkemedel, plast, och andra produkter billigare.

"Idag är kemister särskilt intresserade av gröna katalysatorer. Våra nanokatalysatorer innehåller en produkt från återvinning av växtavfall och arbetar samtidigt effektivt i korskopplingsreaktioner. Därför inte bara kan de minska palladiumförbrukningen och göra produktionsprocessen billigare, men är också bra för miljön. Dessutom, vi lyckades visa upp den universella karaktären hos polymerer baserade på växtkatekoler. Samma tillvägagångssätt kan användas när man arbetar med andra metaller inklusive platina, silver, eller guld, eller med katalysatorer för andra organiska reaktioner, sa Rafael Luque, Ph.D., Chef för Molecular Design and Synthesis of Innovative Compounds for Medicine Science Center vid RUDN University.