Figure 1 :Hydrogénation catalytique des nitriles en amines primaires. Crédit :Université d'Osaka
La nécessité d'être des consommateurs attentifs devient une priorité pour une partie de plus en plus importante de la société. Cela signifie que la réalisation de processus chimiques efficaces et respectueux de l'environnement est plus importante que jamais. Une façon d'influencer l'efficacité de la réaction est la catalyse. Cependant, lors du choix d'un catalyseur, il est souvent nécessaire de trouver un compromis entre différents facteurs, notamment les performances et le coût. Des chercheurs de l'Université d'Osaka ont signalé un catalyseur de nano-phosphure de cobalt pour l'hydrogénation des nitriles qui combine efficacité, rentabilité, facilité de prise en main, et la réutilisabilité. Leurs conclusions ont été publiées dans Sciences chimiques .
L'hydrogénation des nitriles en amines primaires est un processus important qui fournit les éléments constitutifs de nombreux produits et carburants de tous les jours. Les amines primaires sont utilisées comme solvants et tensioactifs ainsi que dans les procédés de fabrication de colorants, médicaments, et plastiques.
L'optimisation de l'hydrogénation du nitrile dans l'intérêt du coût et de la durabilité environnementale a conduit à la publication de nombreux types de catalyseurs différents. Les catalyseurs métalliques abondants sur terre sont rentables - en raison de la grande disponibilité que leur nom suggère - mais manquent de stabilité dans l'air, les rendant difficiles à manipuler. En revanche, les catalyseurs de métaux précieux peuvent être utilisés dans des conditions douces, mais sont d'un coût prohibitif pour les processus à grande échelle.
Les chercheurs ont donc développé un catalyseur hétérogène de phosphure de cobalt en alliage non métallique qui forme des nanoparticules (nano-Co2P) qui sont stables dans l'air et réalisent une hydrogénation efficace dans des conditions douces. Surtout, Le nano-Co2P peut également être séparé et réutilisé pour des réactions ultérieures.
"Bien qu'il soit stable dans l'air, notre catalyseur nano-phosphure de cobalt a une très haute activité, " L'auteur de l'étude, Min Sheng, explique. " Son chiffre d'affaires - qui fournit une mesure de la productivité d'un catalyseur - est de 58, 000. Pour mettre cela en contexte, il s'agit d'une amélioration jusqu'à 500 fois par rapport aux catalyseurs précédemment rapportés pour ce type de réaction."
Figure 2 (a) Image au microscope vue latérale de nano-Co2P montrant une morphologie de nanotige. (b) Image au microscope vue de dessus du nano-Co2P montrant la structure de la phase hexagonale. Crédit :Université d'Osaka
En utilisant le catalyseur nano-Co2P, les réactions d'hydrogénation pourraient être effectuées en utilisant de l'hydrogène gazeux à pression ambiante, faisant ainsi du nano-Co2P le premier catalyseur de métal terrestre à être utilisé avec succès dans des conditions douces. Cela offre de nombreux avantages en termes de coût et de sécurité. En outre, le catalyseur s'est avéré efficace pour l'hydrogénation des nitriles dans une large gamme de molécules organiques différentes.
"Notre étude est le premier exemple d'un catalyseur hétérogène stable à l'air au phosphure métallique utilisé pour ce type de réaction, ", explique l'auteur principal de l'étude, Takato Mitsudome. "Nous pensons que nos découvertes inspireront une nouvelle direction dans la catalyse des processus de synthèse, soutenir des pratiques durables qui protègent l'environnement.
