La silicalita de titanio-1 (TS-1) no es un catalizador nuevo:han pasado casi 40 años desde su desarrollo y el descubrimiento de su capacidad para convertir el propileno en óxido de propileno. una sustancia química básica importante en la industria química. Ahora, combinando varios métodos, un equipo de científicos de ETH Zurich, la Universidad de Colonia, el Instituto Fritz Haber y BASF han desvelado el sorprendente mecanismo de acción de este catalizador. De Colonia, participó el grupo de trabajo del profesor Dr. Albrecht Berkessel del Departamento de Química. Estos hallazgos ayudarán a que la investigación sobre catalizadores dé un importante paso adelante.

El óxido de propileno se utiliza en la industria para fabricar productos como poliuretanos, aditivos anticongelantes y fluidos hidráulicos. Más de 11 millones de toneladas métricas de óxido de propileno se producen anualmente en la industria química en todo el mundo. de las cuales 1 millón de toneladas métricas ya se producen por oxidación de propileno con peróxido de hidrógeno. Esta reacción química es catalizada por TS-1, un microporoso, material cristalino compuesto de silicio y oxígeno y que contiene pequeñas cantidades de titanio. El catalizador se ha utilizado con éxito durante 40 años y los expertos asumieron que el centro activo en TS-1 contiene individuos, átomos de titanio aislados que aseguran la especial reactividad del catalizador.

Un equipo de investigadores de la ETH Zurich, la Universidad de Colonia, el Instituto Fritz Haber y BASF cuestionaron esta suposición. "En años recientes, Han surgido dudas sobre si la suposición sobre el mecanismo de acción es correcta, ya que se basa principalmente en analogías con catalizadores comparables y menos en evidencia experimental. Pero si intenta optimizar un catalizador sobre la base de una suposición incorrecta, es muy difícil y puede llevarlo en la dirección completamente equivocada. Por tanto, era importante examinar este supuesto más de cerca, "explica el Dr. Henrique Teles, científico de BASF, uno de los coautores de la publicación científica, el punto de partida de la colaboración.

En un estudio ahora publicado en Naturaleza , el equipo pudo, mediante el uso de estudios de RMN de estado sólido y modelos informáticos, para mostrar que dos átomos de titanio vecinos son necesarios para explicar la actividad catalítica particular. Esto, a su vez, llevó al equipo de investigación a concluir que los átomos de titanio no están aislados, sino que el centro catalíticamente activo consiste en un par de titanio. "Ninguno de los métodos que usamos en el estudio es fundamentalmente nuevo, pero ninguno de los grupos de investigación involucrados en el estudio podría haber realizado la investigación por su cuenta, "enfatiza el profesor Christophe Copéret de ETH Zurich, el autor de correspondencia de la publicación. "Sólo la combinación de diferentes campos de experiencia y diversas técnicas hizo posible examinar más de cerca el centro activo del catalizador".

"Hemos trabajado durante muchos años para dilucidar el mecanismo de reacción de un catalizador de titanio homogéneo y descubrimos que, contrariamente a las suposiciones de la literatura, el peróxido de hidrógeno es activado por un par de titanio. Fue realmente un momento especial cuando vimos en el estudio actual de que los hallazgos de la catálisis homogénea también se aplican a la catálisis heterogénea, "dijo el coautor, el profesor Albrecht Berkessel de la Universidad de Colonia. Y el Dr. Thomas Lunkenbein, coautor del Instituto Fritz Haber de Berlín, agrega:"Estamos muy contentos de haber podido hacer una contribución a este estudio. Con nuestros análisis, pudimos fundamentar las conclusiones. El conocimiento de un centro diatómico activo es de fundamental importancia y abre nuevas posibilidades en la investigación de catalizadores ".

El equipo está convencido de que los hallazgos de este estudio no solo ayudarán a mejorar los catalizadores existentes, sino también para desarrollar nuevos catalizadores homogéneos y heterogéneos.