Katalysatorer ligger i hjärtat av en grönare och mer hållbar framtid för kemisk produktion. Dock, många av de katalysatorer som för närvarande används allmänt har begränsningar som påverkar deras effektivitet. Forskare från Osaka University har rapporterat en stabil och återanvändbar nickelfosfid-nanolegeringskatalysator för hydrering av maltos till maltitol som överträffar konventionella katalysatorer. Deras resultat publiceras i ACS Sustainable Chemistry &Engineering .

Maltitol är en sockeralkohol som används flitigt som sötningsmedel och livsmedelstillsats. Det kan framställas genom att hydrera maltos; dock, reaktionen måste vara selektiv för att undvika att generera oönskade sidoprodukter som glukos. Ruteniumkatalysatorer har visat sig vara effektiva för denna omvandling, men de är dyra, medan billigare nickelalternativ har låg aktivitet och är svåra att hantera och återanvända.

Forskarna har nu rapporterat en nickelfosfid nanolegeringskatalysator på ett hydrotalcit (HT) stöd (nano-Ni) ₂ P/HT) som visar hög aktivitet för selektiv hydrering av maltos till maltitol. Katalysatorn är också stabil i luft vilket gör den lätt att hantera.

"Vår katalysator överträffade konventionella katalysatorer för maltitolsyntes, visar hög aktivitet även vid omgivningstemperatur, " säger studiens första författare Sho Yamaguchi. "HT-stödet visade sig vara nyckeln till den förbättrade prestandan. Faktiskt, omsättningstalet för den burna katalysatorn var mer än 300 gånger högre än för samma katalysator utan bärare."

Katalysatorn och stödet visade sig fungera tillsammans i så kallad kooperativ katalys. Nickelplatserna på nano-Ni ₂ P tros aktivera vätgasen, medan HT tros vara en elektrondonator och aktivera maltosen.

nano-Ni ₂ P/HT kan filtreras från reaktionsblandningen och återanvändas direkt, utan behov av tidskrävande regenereringssteg. Samma mängd maltitol producerades vid den femte användningen som när katalysatorn var färsk, visar att aktiviteten och selektiviteten bevarades efter flera användningar.

Katalysatorn uppnådde till och med höga utbyten när reaktionsblandningen hade en hög maltoskoncentration (> 50 viktprocent, vilket indikerar att det skulle vara lämpligt för användning i industriell skala.

"Stödets samarbetsroll i den höga aktiviteten av nano-Ni ₂ P/HT är särskilt spännande eftersom detta område inte har utforskats brett, "förklarar motsvarande författare Takato Mitsudome." Vi tror att denna mekanism, med stöd av de utmärkta egenskaper vi har visat, betyder att vår katalysator är perfekt positionerad för att göra ett betydande bidrag till en hållbar produktion av maltitol. "