Modélisation structurale et comparaison des performances des catalyseurs à base d'Au. Crédit :SARI
En tant que l'un des procédés chimiques industriels les plus volumineux aujourd'hui, l'hydroformylation convertit les oléfines, H2 et CO en aldéhydes et produits connexes plus de 10 millions de tonnes par an.
Bien que Au présente une bonne capacité d'activation des oléfines, H2 dissociation et liaison CO, il est classiquement considéré comme inactif pour l'hydroformylation en raison de son inertie intrinsèque.
Maintenant, une équipe de recherche dirigée par les Profs. Wang Hui et Sun Yuhan du Shanghai Advanced Research Institute (SARI) de l'Académie chinoise des sciences ont conçu un catalyseur à un seul atome d'Au en cage de zéolithe avec Au1 -O-SiOX motifs, qui montre une activité catalytique et une sélectivité remarquables vis-à-vis de l'hydroformylation du propène.
L'étude a été publiée dans Chem Catalysis le 13 juillet.
L'évaluation préliminaire des performances de l'Au imprégné sur la zéolite démontre que les grappes d'Au sous-nanométriques présentent une activité plus élevée que les nanoparticules dans l'hydroformylation. Inspiré par cela, l'effet de confinement de la zéolite est utilisé pour réguler la taille des particules d'Au. Les nanoparticules/sous-nanoclusters et les espèces d'Au atomiquement dispersées dans la zéolite peuvent être observées sans ambiguïté par microscopie électronique à transmission à balayage à champ noir annulaire à angle élevé (HAADF-STEM).
L'Au1 Le catalyseur @S-1 montre un butyraldéhyde total de 3 794 μmol et une stabilité notable après cinq cycles, ce qui est d'environ un ordre de grandeur plus actif que les nanoparticules d'Au et est même comparable aux catalyseurs à base de Rh.
Des caractérisations détaillées et des calculs théoriques indiquent que les atomes Au isolés dans la matrice de zéolithe sont stabilisés via des ponts oxygène. Le formé Au1 -O-SiOX les motifs rendent une densité maximale de sites actifs et une stabilité structurelle élevée, qui sont identifiés comme les véritables sites actifs pour une hydroformylation efficace.
Ce travail fait de l'Au conventionnellement inactif une alternative efficace pour l'hydroformylation en adaptant raisonnablement la taille, la structure de contact et l'environnement électronique des métaux actifs sur des réactions spécifiques. L'hydroformylation hétérogène de l'éthylène permet une production industrielle très efficace de propanal/n-propanol
