Modelado estructural y comparación de rendimiento de catalizadores basados en Au. Crédito:SARI
Como uno de los procesos químicos industriales de mayor volumen en la actualidad, la hidroformilación convierte olefinas, H2 y CO en aldehídos y productos relacionados más de 10 millones de toneladas anuales.
Aunque Au exhibe una buena capacidad para la activación de olefinas, H2 disociación y enlace CO, convencionalmente se considera inactivo para la hidroformilación debido a su inercia intrínseca.
Ahora, un equipo de investigación dirigido por los Profs. Wang Hui y Sun Yuhan del Instituto de Investigación Avanzada de Shanghái (SARI) de la Academia de Ciencias de China diseñaron un catalizador de un solo átomo de Au encapsulado en zeolita con Au1 -O-SiOX motivos, que muestra una notable actividad catalítica y selectividad hacia la hidroformilación de propeno.
El estudio fue publicado en Chem Catalysis el 13 de julio.
La evaluación preliminar del rendimiento del Au impregnado en zeolita demuestra que los grupos de Au subnanométricos exhiben una mayor actividad que las nanopartículas en hidroformilación. Inspirándose en esto, el efecto de confinamiento de la zeolita se utiliza para regular el tamaño de partícula de Au. Las nanopartículas/sub-nanoclusters y las especies de Au dispersadas atómicamente dentro de la zeolita se pueden observar sin ambigüedades a través de microscopía electrónica de transmisión de barrido de campo oscuro anular de ángulo alto (HAADF-STEM).
El Au1 El catalizador @S-1 muestra un total de 3794 μmol de butiraldehído y una estabilidad notable después de cinco ciclos, que es aproximadamente un orden de magnitud más activo que las nanopartículas de oro e incluso es comparable a los catalizadores basados en Rh.
Las caracterizaciones detalladas y los cálculos teóricos indican que los átomos de Au aislados dentro de la matriz de zeolita se estabilizan mediante enlaces de puente de oxígeno. El Au1 formado -O-SiOX Los motivos generan la máxima densidad de sitios activos y una alta estabilidad estructural, que se identifican como los verdaderos sitios activos para una hidroformilación eficaz.
Este trabajo convierte al Au convencionalmente inactivo en una alternativa eficiente para la hidroformilación al adaptar razonablemente el tamaño, la estructura de contacto y el entorno electrónico de los metales activos en reacciones específicas. La hidroformilación heterogénea de etileno permite una producción industrial altamente eficiente de propanal/n-propanol
