Les catalyseurs sont au cœur d'un avenir plus vert et plus durable pour la production chimique. Cependant, bon nombre des catalyseurs actuellement largement utilisés ont des limitations qui affectent leur efficacité. Des chercheurs de l'Université d'Osaka ont signalé un catalyseur de nanoalliage de phosphure de nickel stable et réutilisable pour l'hydrogénation du maltose en maltitol qui surpasse les catalyseurs conventionnels. Leurs conclusions sont publiées dans ACS Chimie et Ingénierie Durables .

Le maltitol est un alcool de sucre largement utilisé comme édulcorant et additif alimentaire. Il peut être produit par hydrogénation de maltose; cependant, la réaction doit être sélective pour éviter de générer des produits secondaires indésirables tels que le glucose. Les catalyseurs au ruthénium se sont avérés efficaces pour cette conversion, mais sont chers, tandis que les alternatives au nickel moins chères ont une faible activité et sont difficiles à manipuler et à réutiliser.

Les chercheurs ont maintenant rapporté un catalyseur de nanoalliage de phosphure de nickel sur un support d'hydrotalcite (HT) (nano-Ni 2 P/HT) qui montre une activité élevée pour l'hydrogénation sélective du maltose en maltitol. Le catalyseur est également stable à l'air, ce qui le rend facile à manipuler.

"Notre catalyseur a surpassé les catalyseurs conventionnels pour la synthèse du maltitol, montrant une activité élevée même à température ambiante, " explique Sho Yamaguchi, premier auteur de l'étude. " Le support HT s'est avéré être la clé de l'amélioration des performances. En réalité, le nombre de rotations du catalyseur supporté était plus de 300 fois supérieur à celui du même catalyseur sans support."

Le catalyseur et le support se sont avérés fonctionner ensemble dans ce qu'on appelle la catalyse coopérative. Les sites de nickel sur le nano-Ni 2 On pense que P active l'hydrogène gazeux, tandis que le HT est censé être un donneur d'électrons et activer le maltose.

nano-Ni 2 P/HT pourrait être filtré du mélange réactionnel et réutilisé directement, sans avoir besoin d'étapes de régénération fastidieuses. La même quantité de maltitol a été produite à la cinquième utilisation que lorsque le catalyseur était frais, montrant que l'activité et la sélectivité étaient conservées après de multiples utilisations.

Le catalyseur a même atteint des rendements élevés lorsque le mélange réactionnel avait une concentration élevée en maltose (> 50 % en poids %), ce qui indique qu'il serait approprié pour une utilisation à l'échelle industrielle.

"Le rôle coopératif du support dans la haute activité des nano-Ni 2 P/HT est particulièrement passionnant car ce domaine n'a pas été largement exploré, », explique l'auteur correspondant de l'étude Takato Mitsudome. « Nous pensons que ce mécanisme, soutenu par les excellentes propriétés que nous avons démontrées, signifie que notre catalyseur est parfaitement positionné pour apporter une contribution significative à la production durable de maltitol."