Ученые превратили ванадий в полезный катализатор для гидрогенизации

Исследователи Национальной лаборатории в Аргонне превратили распространенный металл в катализатор, подходящий для широкого диапазона реакций. Традиционно эту роль выполняют дорогостоящие элементы.

В новом проекте химик Аргоннской лаборатории Макс Дельферро стимулировал и проанализировал беспрецедентную каталитическую активность ванадия при гидрогенизации. Данная реакция используется в производстве практически любого товара: от растительных масел до нефтехимических продуктов и витаминов.

«Обычно катализ таких реакций требует применения ценных металлов, вроде платины, палладия или родия», — объяснил Дельферро.

Химики называют ванадий переходным металлом первого ряда по его положению в периодической таблице. Как и его соседи, титан и хром, элемент более доступен и дешев, в сравнении с ценными собратьями. Сам по себе ванадий, однако, мало подходит для гидрогенизации.

Чтобы заставить элемент работать требуется трехступенчатый процесс. На первом этапе ванадий должен находиться в окисленном состоянии 3+ – очень реактивном, но нестабильном. На втором этапе элемент рассеивается по поверхности. Если скопления атомов ванадия окажутся слишком большими, они будут недостаточно активными. На последнем этапе частицы ванадия должны быть «низкокоординированными». Это означает наличие электронного пространства для присоединения целевых молекул.

«Получить одноатомный ванадий в таком состоянии на поверхности металлического оксида непросто, — отметил Дельферро. – Требуются специальные синтезированные техники, вроде органометаллической химии или осаждения атомных слоев. Но если нам удастся сделать ванадий или другой распространенный элемент таким же каталитически активным, как и ценный металл, мы сможем сократить расходы многих производств».

Исследование описано в Chemical Communications.