Los metales nobles como el platino y el paladio son cada vez más importantes debido al crecimiento de aplicaciones respetuosas con el medio ambiente, como las pilas de combustible y los catalizadores para el control de la contaminación. Pero el mundo tiene cantidades limitadas de estos materiales, lo que significa que los fabricantes tendrán que confiar en procesos de reciclaje eficientes para ayudar a satisfacer la demanda.

Los procesos de reciclaje existentes utilizan una combinación de dos ácidos inorgánicos conocidos como "agua regia" para disolver los metales nobles. una clase de materiales que incluye platino, paladio, Oro y plata. Pero debido a que los metales a menudo se disuelven juntos, Las impurezas introducidas en el proceso de reciclaje pueden dañar la eficiencia de los catalizadores producidos a partir de los materiales reciclados. Ahora, Los investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia han desarrollado un nuevo proceso de solvente orgánico que puede ayudar a abordar el problema y abrir nuevas posibilidades para el uso de estos metales en la terapéutica del cáncer. microelectrónica y otras aplicaciones.

El nuevo sistema de disolventes de Georgia Tech utiliza una combinación de dos productos químicos:cloruro de tionilo y una variedad de reactivos orgánicos como piridina, NORTE, N-dimetilformamida (DMF), pirimidina o imidazol. Las concentraciones se pueden ajustar para disolver preferentemente oro o paladio, y más importante, ninguna combinación de productos químicos orgánicos disuelve el platino. Esta capacidad de disolver preferentemente metales nobles crea un sistema personalizado que proporciona un alto nivel de control sobre el proceso.

"Necesitamos poder disolver selectivamente estos metales nobles para asegurar su pureza en una variedad de aplicaciones importantes, "dijo C.P. Wong, profesor de Regents en la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de Georgia Tech. "Aunque todavía no entendemos completamente cómo funciona, creemos que este sistema abre muchas posibilidades nuevas para el uso de estos metales ".

Recientemente se publicó un artículo que describe la investigación en la revista Angewandte Chemie .

Sistemas de catalizadores que utilizan más de un metal, como el paladio con núcleo de oro, se utilizan cada vez más en procesos industriales. Para reciclar esos, El nuevo sistema de disolventes, denominado "agua regia orgánica", podría utilizar primero una combinación de cloruro de tionilo y DMF para disolver el oro. dejando esferas huecas de paladio. Luego, las esferas de paladio podrían disolverse usando una combinación diferente.

Hasta aquí, los investigadores han demostrado que el sistema solvente puede disolver selectivamente oro y paladio de una mezcla de oro, paladio y platino. También lo han utilizado para eliminar el oro de una mezcla de oro y paladio.

Más allá del reciclaje El nuevo sistema de solventes también podría proporcionar nuevas formas de producir agentes de quimioterapia contra el cáncer a escala nanométrica que involucren a estos metales. Y el nuevo enfoque de solventes podría tener importantes implicaciones para la industria electrónica, que utiliza metales nobles que a menudo deben eliminarse después de pasos de procesamiento específicos. Más allá de la selectividad, El nuevo enfoque también ofrece otras ventajas para la fabricación de productos electrónicos:no se deja contaminación potencialmente dañina y el procesamiento se realiza en condiciones suaves.

"En la producción de semiconductores, la gente quiere evitar que quede un catalizador metálico en los dispositivos, pero en muchos casos no pueden utilizar los procesos a base de agua existentes porque pueden dañar los óxidos semiconductores e introducir contaminación con iones libres en la solución acuosa, "explicó Wei Lin, asistente de investigación graduada en el laboratorio de Wong. "El uso de este sistema orgánico evita el problema de la humedad".

El uso del proceso selectivo también podría facilitar el reciclaje de metales nobles utilizados en la fabricación de productos electrónicos. Unión de cables, Los procesos de metalización e interconexión utilizan actualmente metales nobles.

Los metales nobles también son la base de los agentes de quimioterapia de uso generalizado, pero la química de sintetizarlos implica un proceso complejo de tensioactivos y precursores. Wong cree que el nuevo proceso de solventes de Georgia Tech puede permitir la creación de nuevos compuestos que podrían ofrecer mejores efectos terapéuticos.

"Esperamos que esto abra nuevas formas de fabricar estos importantes compuestos farmacéuticos, así como nuevos sistemas catalíticos de oro y paladio, " él dijo.

Lin descubrió el nuevo sistema de solventes por accidente en 2007 mientras usaba cloruro de tionilo en un proyecto no relacionado que involucraba la unión de nanotubos de carbono a un sustrato de oro. "Dejé mi muestra en la solución y fui a almorzar, ", recordó." Luego recibí un par de llamadas telefónicas y la muestra permaneció en la solución durante demasiado tiempo. Cuando lo saqué el oro se había ido ".

Los investigadores estaban intrigados por el descubrimiento y buscaron una explicación, ya que habían tenido tiempo durante los últimos tres años. Probaron otros reactivos mezclados con el cloruro de tionilo, y aprendió las proporciones necesarias para la disolución selectiva de paladio y oro. Trabajaron con otros investigadores en Georgia Tech, incluido el pionero de la nanotecnología Zhong Lin Wang, Desarrollar una comprensión fundamental del proceso:investigación que continúa.

Los productos químicos utilizados por el equipo de investigación de Georgia Tech son bien conocidos en química orgánica, y se utilizan hoy en día en la síntesis de polímeros. Más allá de su selectividad, El nuevo sistema de disolventes es más respetuoso con el medio ambiente que el agua regia tradicional, que es una combinación de ácidos nítrico y clorhídrico concentrados, y puede funcionar en condiciones suaves. Las posibles desventajas en comparación con la agua regia tradicional incluyen costos más altos y tasas de disolución más lentas.

"Hemos abierto un nuevo enfoque a los metales nobles utilizando química orgánica, ", Agregó Wong." Aún no entendemos completamente el mecanismo por el cual esto funciona, pero esperamos desarrollar una comprensión más completa que pueda conducir a aplicaciones adicionales ".