Ett kemiteam vid University of Toronto har upptäckt miljövänliga järnbaserade nanopartikelkatalysatorer som fungerar lika bra som de dyra, toxisk, metallbaserade katalysatorer som för närvarande används i stor utsträckning av läkemedlet, doft- och livsmedelsindustrin.

"Det är alltid viktigt att sträva efter att göra industrisyntes mer gröna, och att använda järnkatalysatorer är inte bara mycket mindre giftigt, men det är också mycket mer kostnadseffektivt, "sa Jessica Sonnenberg, en doktorand och huvudförfattare till en uppsats som publicerades i veckan i Journal of the American Chemical Society .

Forskningen, som regisserades av Robert Morris, ordförande för institutionen för kemi, innebar flera steg. Misstänker förekomsten av nanopartiklar, laget började först med att identifiera järnkatalysatorerna. De genomförde sedan undersökningar med ett elektronmikroskop för att bekräfta att järnanopartiklarna faktiskt bildades under katalys. Nästa steg var att säkerställa att järnanopartiklarna var de aktiva katalytiska medlen. Detta gjordes med polymer- och förgiftningsexperiment som visade att endast järnatomerna på ytan av en nanopartikel var aktiva.

Men en ytterligare utmaning återstod. "Katalysatorer, även billiga järn som utvecklats för denna typ av reaktion, fortfarande drabbas av ett stort fall, "förklarade Sonnenberg." De kräver ett en-till-ett-förhållande av mycket dyra organiska ligander-molekylen som binder till den centrala metallatomen i en kemisk förening-för att ge katalytisk aktivitet. Vår upptäckt av funktionella ytananopartiklar öppnar dörren till att använda mycket mindre förhållanden mellan dessa dyra föreningar i förhållande till metallcentra. Detta minskar drastiskt den totala kostnaden för transformationerna. "