パラジウムナノクラスターを使用した新しい触媒設計は、効率を最大化し、廃棄物を最小限に抑え、希少金属資源を保護することにより、グリーン化学に革命をもたらす可能性があります。
科学者は、新しいタイプの触媒を作成し、分子を作成および使用し、貴金属の供給を保護する新しい、持続可能な方法につながります。
からの研究チームノッティンガム大学以前は相互に排他的であると考えられていた機能を組み合わせた新しいタイプの触媒を設計し、マススケールで金属のナノクラスターを製造するプロセスを開発しました。
両方の触媒の世界の最高をブレンドします
彼らの新しい研究では、今日（2021年8月17日）に公開されています自然コミュニケーション、彼らは、パラジウムのナノクラスターの挙動が、触媒を均質または異種のいずれかと定義する正統派の特性に適合しないことを実証しています。
伝統的に、触媒は、触媒中心が反応物分子と密接に混合されている場合、触媒の表面で反応が起こる異種の場合、均質に分割されます。通常、均一な触媒はより選択的で活性であり、異種触媒はより耐久性があり、再利用可能であるため、化学者は妥協するときに妥協をしなければなりません。しかし、パラジウム原子のナノクラスターは、スチレンのシクロプロパン化の反応における触媒挙動を研究することによって実証されているように、従来のカテゴリーに逆らっているように見えます。
触媒は、材料（ポリマーなど）や医薬品から肥料や作物保護などの農薬まで、私たちの経済の最も重要な成分を提供する工業化学物質プロセスの80％近くを可能にします。触媒に対する高い需要は、金、プラチナ、パラジウムを含む多くの有用な金属の世界的な供給が急速に枯渇することを意味します。課題は、それぞれを利用することです原子その最大のポテンシャルへ。ナノクラスターの形で金属を活用することは、触媒作用に利用できる活性表面積を増加させるための最も強力な戦略の1つです。さらに、ナノクラスターの寸法がナノメートルスケールを突破すると、金属の特性が大幅に変化し、マクロスケールではアクセスできない新しい現象につながる可能性があります。
研究チームは、分析およびイメージングの技術を使用して、ナノクラスターの構造、ダイナミクス、および化学的特性を調査し、原子レベルでのこの異常な触媒の内部の仕組みを明らかにしました。
チームの発見は、化学における触媒の可能性を最大限に活用するための鍵を保持し、最も原子効率でエネルギーリシリオンな方法で分子を作成および使用する新しい方法につながります。
この研究は、化学学校の推進先物ビーコン・ノッティンガム・リサーチ・フェローであるJesum Alves Fernandes博士が主導しました。彼は次のように述べています。ほぼすべての表面に堆積することが重要です。ナノクラスターのサイズは、単一の原子から数ナノメートルまで正確に制御できます。
チームの緑の化学物質のビーコンポスドク研究者であるアンドレアスワイルハルト博士は、次のように付け加えました。
希少金属保全のためのグリーン化学
ノッティンガム大学のGSKカーボンニュートラル研究所のディレクターであるピーター教授ライセンスは、次のように付け加えました。
大学は、絶滅の危機にある要素の保護につながる研究でこの作業を拡大するために、大規模なプロジェクトに着手する予定です。 「持続可能な未来のための表面およびインターフェイス（MASI）上の金属原子」は、Engineering＆Physical Sciences Research Council（EPSRC）によって資金提供されており、英国の4つの大学（ノッティンガム、カーディフ、ケンブリッジ、バーミンガム）で開始されます。
Masiの主任研究者であるAndrei Khlobystov教授は次のように述べています。「当社のプロジェクトは、広範な技術で金属が使用される方法に革命をもたらし、批判的に絶滅の危機にある要素への依存を破るために設定されています。ゼロ排出燃料と水素貯蔵のための新しいベクトル。
金属ナノクラスターは分子との反応のために活性化され、これは熱、光、または電位によって駆動される可能性がありますが、サポート材料との調整可能な相互作用は触媒の耐久性と再利用性を提供します。特に、MASI触媒は、壊れにくい分子の活性化に適用されます（例：2、H2、およびCO2）は、Haber-Boschプロセスなど、化学産業のバックボーンを構成する反応において。
参照：「ダイナミックな表面を備えたパラジウムナノクラスターを使用した均質および不均一な触媒の境界を曖昧にする」イスラエルカノ、アンドレアスワイルハード、カルメンマーティン、ホセピント、リスW.ロッジ、アナR.サントス、グラハムA. Y. Li、Peter License、Andrei N. Khlobystov、Jesum Alves Fernandes、2021年8月17日自然コミュニケーション。
2：10.1038/S41467-021-25263-6
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