Az aranykatalizátor új rekordot állított fel a zöldkémiában

Egy kínai–holland kutatócsoport áttörést ért el az iparban alapvető fontosságú acetaldehid előállításában, miközben jelentősen csökkentette a környezetterhelést és a költségeket. Az acetaldehid modern gyártása jellemzően drága, környezetszennyező folyamatokhoz, például az etilénalapú Wacker-oxidációhoz kötött. A bioetanol szelektív oxidációja fenntarthatóbb lehetőséget kínál, de az eddigi katalizátorokkal 90%-nál magasabb hozamot ritkán értek el: ha a reakció gyorsabb lett, a szelektivitás romlott.

Régi rekordok, új kihívások

Több mint tíz éve a Liu–Hensen kutatócsoport már átlépte a 95%-os acetaldehid-hozam határát Au/MgCuCr2O4 katalizátorral 250 °C-on; a katalizátor több mint 20 napig stabil maradt. Mégsem sikerült a hőmérsékletet csökkenteni és a mérgező komponensek használatát visszaszorítani, bár a teljesítmény már kiemelkedő volt.

Új arany-perovszkit katalizátor bizonyította fölényét

Az új kutatásokban az Au/LaMnCuO3 katalizátortípus különböző mangán–réz arányokkal készült, és az Au/LaMn0,75Cu0,25O3 változat adta a legjobb eredményt. Ebben az összetételben az aranynanorészecskék és az enyhén rézzel dúsított mangán-perovszkit közötti együttműködés akár 225 °C-on is lehetővé tette az etanol oxidációját, 95%-os acetaldehid-hozammal és 80 órán át tartó stabil működéssel. Magasabb réztartalom rontotta a hatékonyságot, mert a réz elveszítette aktív állapotát.

Az arany, a réz és a mangán szinergiája

Szimulációk és modellezés alapján a réz hozzáadása a perovszkithoz aktív centrumokat hoz létre az arany körül, amelyek elősegítik a molekulák – például az etanol és az oxigén – reakcióját. Az optimalizált katalizátor csökkenti a reakció energiaigényét, így a folyamat takarékosabban és stabilabban zajlik. Mindez utat nyit a fenntarthatóbb, hatékonyabb ipari acetaldehidgyártás felé, melyben az arany, a réz és a mangán összehangolása kulcsszerepet játszik.

2025, adrienne, www.sciencedaily.com alapján