Dalian Chemical Co., Ltd. ha descubierto que los catalizadores de hidrogenación pueden reemplazar los metales preciosos.
La estructura electrónica periférica de los átomos determina a menudo las propiedades químicas de los metales. Los metales preciosos como el oro y la plata tienen estructuras electrónicas estables y no es probable que reaccionen con otros productos químicos en condiciones normales. Presentan una alta actividad catalítica y tienen excelentes propiedades integrales, como resistencia a altas temperaturas, resistencia a la oxidación y resistencia a la corrosión, lo que los convierte en los mejores. más importante. Materiales catalizadores. Debido a su elevado precio, las aplicaciones prácticas son limitadas. En comparación con el oro y la plata, el cobre, metal no noble de la misma familia, es más fácil de obtener y más barato, pero el cobre metálico también tiene más probabilidades de perder electrones periféricos y oxidarse en reacciones catalíticas; el cobre metálico a menudo presenta un rendimiento nulo en reacciones catalíticas como como oxidación o hidrogenación. El estado químico de valencia y monovalente * * *, por lo tanto las propiedades químicas del catalizador de cobre son inestables.
Para mejorar la estabilidad del catalizador de cobre, el equipo de investigación utilizó "bombardeo de plasma de alta energía" para cambiar la estructura electrónica periférica del cobre, de modo que el cobre adopte las características del metal precioso oro. y plata y permanece cero durante la reacción catalítica, y puede reemplazar los catalizadores de oro y plata.
Los investigadores utilizaron el proceso en cascada de varios pasos de hidrogenación catalítica de oxalato de dimetilo como reacción de prueba. Se descubrió que las nanopartículas de cobre producidas mediante bombardeo de alta energía pueden quedar adheridas a un estado metálico durante la reacción. En un rango de temperatura de reacción bastante amplio (230-290°C), la reacción de hidrogenación del éster es estable frente al producto de hidrogenación inicial termodinámicamente desfavorable pero de valor extremadamente alto metilglicolato, con una selectividad de hasta el 87%, que es comparable a el metal precioso oro o Las propiedades catalíticas de la plata son muy similares. Este resultado también subvierte la comprensión tradicional de que los catalizadores de cobre son beneficiosos para la hidrogenación profunda para producir compuestos alcohólicos como el etilenglicol y el etanol.
Los cálculos teóricos de DFT también muestran que cuando solo existen los sitios activos del cobre metálico de valencia cero, la hidrogenación de los ésteres se puede controlar hasta la etapa de generación de productos de hidrogenación iniciales, evitando la adición excesiva como los catalizadores de cobre tradicionales. hidrógeno. Este trabajo de investigación proporciona una nueva estrategia para regular la capacidad de hidrogenación de los metales y diseñar catalizadores para reemplazar los metales preciosos.