Liberación controlada de compuestos isotópicos de hidrógeno a partir de la deshidrogenación de ácido fórmico en D 2 O por nanopartículas de aleación de PdAg soportadas sobre sílice funcionalizada con amina. Crédito:Universidad de Osaka
El hidrógeno se produce en la naturaleza como H 2 moléculas; sin embargo, cuando se introducen isótopos de deuterio, los llamados "hidrógeno pesado", el resultado puede ser hidruro de deuterio (HD) o gas deuterio (D 2 ). Estos compuestos son materiales de partida útiles en la producción de productos químicos finos; sin embargo, la abundancia natural de estos gases es baja y las técnicas utilizadas para producir D 2 son costosos y consumen mucha energía. Investigadores de la Universidad de Osaka han desarrollado un catalizador que promueve la producción selectiva de D 2 y HD del material de partida económico ácido fórmico en presencia de D 2 O. Sus hallazgos se publican en Comunicaciones de la naturaleza .
El ácido fórmico (FA) tiene baja toxicidad, alto contenido de hidrógeno, y también es de bajo costo y no inflamable, lo que lo convierte en un atractivo material de almacenamiento de hidrógeno. Por lo tanto, se ha dedicado un esfuerzo significativo a optimizar el uso de FA como fuente de hidrógeno. Sin embargo, reacciones previamente reportadas para producir gases de deuterio a partir de FA han requerido la costosa forma de deuterio de FA como material de partida y materiales de alta toxicidad. Además, el uso de procesos homogéneos, donde el catalizador y los reactivos son la misma fase, ha hecho que la recuperación de los catalizadores sea desafiante y costosa a gran escala.
Los investigadores informan de un proceso catalizado heterogéneamente, en el que el catalizador es una fase diferente a los reactivos, utilizando un nanocatalizador de aleación a base de paladio (PdAg). El catalizador se apoya sobre un sustrato de sílice modificado con grupos amina que favorecen la reacción. Se encontró que los grupos amina eran fundamentales para la viabilidad de la reacción y se demostró una correlación entre la basicidad de los grupos amina usados y la selectividad de la reacción.
"Los procesos catalizados heterogéneamente son ventajosos ya que reducen la necesidad de separaciones desafiantes, "explica el autor principal del estudio, Kohsuke Mori." Otras ventajas de nuestro proceso son el material de partida de ácido fórmico rentable y el control sobre el gas del producto que hemos demostrado ajustando los grupos amina en la superficie del catalizador. También demostramos que la reacción de intercambio H / D que conduce a la formación de gases isotópicos de hidrógeno implica un efecto de túnel cuántico ".
Las moléculas que contienen deuterio en lugar de hidrógeno son herramientas de investigación extremadamente útiles en química y ciencias de la vida debido a sus distintas propiedades de los núcleos de deuterio en comparación con los equivalentes de hidrógeno.
"La demanda de productos deuterados continúa aumentando a medida que sus aplicaciones se desarrollan y se generalizan; por lo tanto, es importante hacer más accesible la producción de precursores, "explica la autora correspondiente del estudio, Hiromi Yamashita." Japón, en particular, depende en gran medida de los materiales importados, por lo que esperamos que nuestro catalizador conduzca a sistemas viables de bajo costo que puedan satisfacer la creciente demanda mundial ".
El artículo, "Liberación controlada de compuestos isotópicos de hidrógeno y efecto túnel en la deshidrogenación del ácido fórmico catalizada heterogéneamente, "fue publicado en Comunicaciones de la naturaleza .
