پالادیوم به نانوکاتالیست طلا در فناوری سبز کمک می کند

گراهام هوتچینگ و همکارانش در دانشگاه کاردیف، از نانوذرات آلیاژی طلا –
پالادیوم (Au-Pd) قرار گرفته روی پایه کربنی (Au-Pd/C) یا پایه تیتانیا
(Au-Pd/TiO₂)، برای کاتالیز واکنش تبدیل تولوئن به بنزیل بنزوآت استفاده
کرده‌اند.

این واکنش کاتالیز شده که تحت شرایط ملایم و عاری از حلال انجام می‌شود،
انتخاب‌پذیری بسیار بالایی دارد و بنزیل بنزوآتی تولید می‌کند که راندمان
بالایی در حد ۹۵ درصد دارد. بنزیل بنزوآت در بسیاری از فرآیندها، یک ماده
واسط فرار است. با این حال روش‌های تولید این ترکیب یا بواسطه عوامل
ناسازگار با محیط زیست، مضر هستند و یا درصد تبدیل پایین دارند و محصولی
تولید می‌کنند که راندمان پایینی دارد.
 

هوتچینگ توضیح می‌دهد که کاتالیست Au-Pd مرسوم به طور نرمال حاوی نانوذراتی
است که قطری بین ۶ تا ۲۰ نانومتر دارند. در واقع نانوذرات کوچک‌تر استفاده
شده در این روش جدید کلید موفقیت بودند. ما به یک کاتالیست واقعاً فعالی
رسیدیم که منجر به سطوح بالایی از تبدیلات شد.

تولوئن بوسیله این کاتالیست برای تشکیل بنزیل الکلی فعال می‌شود که برای
تشکیل بنزالدئید اکسید می‌شود. سپس بنزیل الکل و بنزالدئید برای تشکیل همی‌استال
(hemiacetal) با هم واکنش می‌دهند. همی‌استال، گونه‌ای است که موقعی که
گروه‌های الکلی و کربونیل روی ترکیبات مجزا با هم واکنش می‌دهند، تشکیل می‌شود.
در نهایت همی‌استال برای تشکیل بنزیل بنزوآت با مقادیر کمی از ناخالصی‌ها،
اکسید می‌شود.

هوتچینگ گفت: فعالیت کاتالیست Au-Pd/C تقریباً دو برابر فعالیت کاتالیست
Au-Pd/TiO₂ است.

او ادامه داد: ما مطمئن هستیم که می‌توان این واکنش را برای استفاده صنعتی
در یک راکتور استاندارد افزایش مقیاس داد. در واقع هیچ دلیلی وجود ندارد که
نتوانیم این واکنش را در مقیاس بزرگ‌تر انجام دهیم.

این پژوهشگران جزئیات نتایج پژوهش خود را در مجله‌ی Science منتشر
کرده‌اند.