Tout comme Cendrillon est passée d'une pauvre adolescente à une magnifique princesse à l'aide d'un peu de magie, des scientifiques du laboratoire national d'Argonne du département américain de l'Énergie ont transformé un métal commun en un catalyseur utile pour une large classe de réactions, un rôle autrefois réservé aux métaux précieux coûteux.

Dans une nouvelle étude, Le chimiste d'Argonne Max Delferro a stimulé et analysé l'activité catalytique sans précédent d'un élément appelé vanadium pour l'hydrogénation - une réaction qui est utilisée pour fabriquer tout, des huiles végétales aux produits pétrochimiques en passant par les vitamines.

"Typiquement, catalyser ces réactions a généralement nécessité des métaux précieux, comme le platine, palladium ou rhodium, " a déclaré Delferro.

Le vanadium est ce que les chimistes appellent un métal de transition de premier rang, qui fait référence à sa place dans le tableau périodique. Comme ses voisins le titane et le chrome, le vanadium est beaucoup plus abondant et moins cher que les métaux précieux.

Malheureusement, la plupart du vanadium seul ne fonctionnera pas pour le processus d'hydrogénation. Pour que le vanadium fonctionne, il fallait un processus en trois étapes. D'abord, le vanadium doit être dans son état d'oxydation 3+, un état très réactif mais instable. Seconde, le vanadium devait être relativement dispersé à la surface - si les amas d'atomes de vanadium étaient trop gros, ils cesseraient d'être aussi actifs. Durer, les atomes de vanadium devaient être "faiblement coordonnés", ce qui signifie qu'il y aurait de la place électronique pour que les molécules cibles se lient.

« Introduire du vanadium à un seul atome dans cette configuration spéciale sur des surfaces d'oxyde métallique n'est pas facile, " a déclaré Delferro. "Cela nécessite l'utilisation de techniques synthétiques spéciales telles que la chimie organométallique de surface et le dépôt de couche atomique. Cependant, si nous pouvons fabriquer du vanadium ou un autre métal abondant aussi catalytiquement actif que les métaux nobles, nous pouvons créer des économies de coûts considérables dans ces procédés catalytiques très courants et commercialement importants."

Lorsque Delferro et son équipe ont créé le vanadium dans cette configuration, ils ont vu une augmentation spectaculaire de l'activité catalytique.

Un article basé sur l'étude, "Isolé, Organovanadium(III) bien défini sur silice :catalyseur à site unique pour l'hydrogénation des alcènes et des alcynes, " est apparu en ligne dans Communications chimiques le 9 mai dans le numéro spécial, " ChemComm Chercheurs émergents de 2017."