Hidrogenación catalítica de maltosa a maltitol. Crédito:Universidad de Osaka
Los catalizadores se encuentran en el corazón de un futuro más verde y sostenible para la producción química. Sin embargo, muchos de los catalizadores de uso generalizado actualmente tienen limitaciones que afectan su eficacia. Investigadores de la Universidad de Osaka han informado de un catalizador de nanoaleaciones de fosfuro de níquel estable y reutilizable para la hidrogenación de maltosa a maltitol que supera a los catalizadores convencionales. Sus hallazgos se publican en Química e ingeniería sostenibles de ACS .
El maltitol es un alcohol de azúcar que se usa ampliamente como edulcorante y aditivo alimentario. Puede producirse hidrogenando maltosa; sin embargo, la reacción debe ser selectiva para evitar generar productos secundarios no deseados como la glucosa. Se ha encontrado que los catalizadores de rutenio son eficientes para esta conversión, pero son caras, mientras que las alternativas de níquel más baratas tienen poca actividad y son difíciles de manipular y reutilizar.
Los investigadores ahora han informado de un catalizador de nanoaleaciones de fosfuro de níquel sobre un soporte de hidrotalcita (HT) (nano-Ni 2 P / HT) que muestra alta actividad para la hidrogenación selectiva de maltosa a maltitol. El catalizador también es estable en el aire, lo que facilita su manipulación.
"Nuestro catalizador superó a los catalizadores convencionales para la síntesis de maltitol, mostrando una alta actividad incluso a temperatura ambiente, ", dice el primer autor del estudio, Sho Yamaguchi." Se descubrió que el soporte HT es clave para el rendimiento mejorado. De hecho, el número de rotación del catalizador soportado fue más de 300 veces mayor que el del mismo catalizador sin un soporte ".
(a, b) Imagen de microscopio electrónico de transmisión de barrido de campo oscuro anular de alto ángulo de nano-N 2 P / HT; mapeo elemental de (c) Ni y (d) P, y (e) superposición compuesta de Ni y P. Crédito:Universidad de Osaka
Se encontró que el catalizador y el soporte trabajaban juntos en la llamada catálisis cooperativa. Los sitios de níquel en el nano-Ni 2 Se cree que P activan el gas hidrógeno, mientras que se cree que la HT es un donante de electrones y activa la maltosa.
nano-Ni 2 P / HT podría filtrarse de la mezcla de reacción y reutilizarse directamente, sin la necesidad de pasos de regeneración que consumen mucho tiempo. Se produjo la misma cantidad de maltitol en el quinto uso que cuando el catalizador estaba fresco, mostrando que la actividad y la selectividad se conservaron después de múltiples usos.
El catalizador incluso alcanzó altos rendimientos cuando la mezcla de reacción tenía una alta concentración de maltosa (> 50% en peso), lo que indica que sería apropiado para su uso a escala industrial.
"El papel cooperativo del apoyo en la alta actividad de nano-Ni 2 P / HT es particularmente interesante porque esta área no ha sido ampliamente explorada, "explica el autor correspondiente del estudio, Takato Mitsudome." Creemos que este mecanismo, respaldado por las excelentes propiedades que hemos demostrado, significa que nuestro catalizador está perfectamente posicionado para hacer una contribución significativa a la producción sostenible de maltitol ".
