افزایش نگرانی‌های مرتبط با خطرات زیست‌محیطی منجر به افزایش توجه به شیمی صنعتی سبز شده است. اکنون محققان در آلمان و آمریکا باور دارندکه با توسعه یک کاتالیست طلای نانومتخلخل برای اکسیداسیون متانول، قدم مهمی در مسیرحرکت به‌سمت کاتالیست‌های سبز برداشته‌اند.
نانوکاتالیست طلا نویدبخش شیمی سبز
افزایش نگرانی‌های مرتبط با خطرات زیست‌محیطی منجر به افزایش توجه به شیمی صنعتی
سبز شده است. اکنون محققان در آلمان و آمریکا باور دارندکه با توسعه یک کاتالیست
طلای نانومتخلخل برای اکسیداسیون متانول، قدم مهمی در مسیرحرکت به‌سمت کاتالیست‌های
سبز برداشته‌اند.
نانوذرات طلا موادکاتالسیتی جذابی هستند، زیرا آنها غیرسمی بوده و می‌توانند واکنش‌هایی
با انتخاب‌پذیری بالا از قبیل اکسیداسیون جزئی الکل‌ها و هیدروکربن‌ها را در دماهای
پایین کاتالیزکنند. با این‌حال هدف نهایی این است که کاتالیستی ساخته شود که قابلیت
تجزیه مولکول اکسیژن را داشته باشد و بنابراین بتواند به‌عنوان اکسنده استفاده شود.
اکنون محققانی ازدانشگاه بریمن درآلمان و دانشگاه هاروارد در آمریکا باور دارند که
آنها ممکن است با استفاده از طلای نانومتخلخل به این هدف برسند.
نانوکاتالیست این محققان که با لچینگ نقره از آلیاژهای طلا- نقره تهیه شده است،
شامل یک شبکه سه بعدی از رباط‌هایی با قطر بین ۱۰ تا ۵۰ نانومتر است. این محققان
نشان دادند که طلای نانومتخلخل می‌تواند اکسیداسیون متانول که یک فرآیند صنعتی مهمی
است، را برای تولید متیل‌فرمات کاتالیز کند. متیل فرمات به‌طور گسترده برای تولید
اسید فرمیک استفاده می‌شود. مهم‌تر از اینکه با این نانوکاتالیست، این فرآیند می‌تواند
تحت شرایط جریان پیوسته، در فشارهای محیط و در دمای زیر ۱۰۰ درجه سانتی‌‌گراد انجام
شود.
مارکوس باومر، یکی از این محققان گفت: ” در ابتدا به‌نظر می‌رسید که فعالیت
کاتالیستی بالای این ماده نانومتخلخل که حیرت‌آور بود، با کاتالیست‌های طلای فعال
همخوانی ندارد”. اما او خواص کاتالیستی بی‌نظیر این ماده را به کسر بالایی از اتم‌های
سطحی کم‌کوردینه‌شده و دوپ‌کنندگی اتم‌های نقره‌ی باقیمانده از هنگام تولید، نسبت
داد. او توضییح داد که این اتم‌های نقره باقیمانده قادر به فعال‌سازی مولکول اکسیژن
می‌باشند؛ پدیده‌ای که روی طلای خالص ممکن نیست، اتفاق بیافتد.
او می‌گوید: ” با تنظیم مقدار نقره باقیمانده، توان اکسیداسیون این ماده می‌تواند
کنترل شود”. این محققان همچنین پیشنهاد می‌کنند که این نانوکاتالیست جدید می‌تواند
بر دیگر نواقص کاتالیست‌های نانوذره طلا از قبیل طول عمر محدودشان غلبه کند. طول
عمر محدود کاتالیست‌های نانوذره‌ای بواسطه سینترینگ نانوذرات یا آلوده‌شدن پایه است؛
در حالی که این نانوکاتالیست نانومتخلخل هیچ پایه‌ای ندارد و به‌دلیل ساختار شبکه‌ای
مستعد سینترینگ نیست.
نتایج این تحقیق در مجله‌ی Science منتشر شده است.
