Автор AZoNano 22 апреля 2021 г.

Катализаторы лежат в основе более экологичного и устойчивого будущего химического производства. Однако многие из катализаторов, широко используемых в настоящее время, имеют ограничения, влияющие на их эффективность.

Исследователи из Университета Осаки сообщили о стабильном и многоразовом катализаторе из наносплава фосфида никеля для гидрирования мальтозы в мальтит, который превосходит обычные катализаторы. Их результаты опубликованы в ACS Sustainable Chemistry & Engineering .

Мальтитол – это сахарный спирт, который широко используется в качестве подсластителя и пищевой добавки. Его можно получить путем гидрирования мальтозы; однако реакция должна быть избирательной, чтобы избежать образования нежелательных побочных продуктов, таких как глюкоза. Было обнаружено, что рутениевые катализаторы эффективны для этого преобразования, но они дороги, тогда как более дешевые никелевые альтернативы имеют низкую активность, их трудно обрабатывать и повторно использовать.

Теперь исследователи сообщили о катализаторе из наносплава фосфида никеля на носителе из гидроталькита (ГТ) (нано-Ni ₂ P / HT), который показывает высокую активность в отношении селективного гидрирования мальтозы до мальтита. Катализатор также стабилен на воздухе, что упрощает обращение с ним.

«Наш катализатор превосходит обычные катализаторы синтеза мальтита, показывая высокую активность даже при температуре окружающей среды», – говорит первый автор исследования Шо Ямагути . «Было обнаружено, что носитель HT является ключом к улучшенным характеристикам. Фактически, оборот нанесенного катализатора был более чем в 300 раз выше, чем у того же катализатора без носителя».

Было обнаружено, что катализатор и носитель работают вместе в так называемом кооперативном катализе. Считается, что участки никеля на нано-Ni ₂ P активируют газообразный водород, тогда как HT считается донором электронов и активирует мальтозу.

нано-Ni ₂ P / HT можно было отфильтровать из реакционной смеси и повторно использовать напрямую, без необходимости в длительных стадиях регенерации. При пятом использовании было произведено такое же количество мальтита, как и при свежем катализаторе, что свидетельствует о сохранении активности и селективности после многократного использования.

Катализатор даже достиг высоких выходов, когда реакционная смесь имела высокую концентрацию мальтозы (> 50 мас.%), Что указывает на то, что он может быть подходящим для использования в промышленных масштабах.

«Совместная роль поддержки в высокой активности нано-Ni ₂ P / HT особенно интересна, потому что эта область не была широко исследована», исследование, автор-корреспондент Такато Мицудоме объясняет. «Мы считаем, что этот механизм, подкрепленный превосходными свойствами, которые мы продемонстрировали, означает, что наш катализатор идеально подходит для того, чтобы внести значительный вклад в устойчивое производство мальтита».

Статья «Катализ на основе наносплавов фосфида никеля с усилением при селективном гидрировании мальтозы в мальтит» была опубликована в ACS Sustainable Chemistry & Engineering по адресу DOI: https: / /doi.org/10.1021/acssuschemeng.1c00447

Источник: http://www.osaka-u.ac.jp/en