El hidrógeno se produce en la naturaleza como H 2 moléculas; sin embargo, cuando se introducen isótopos de deuterio, llamado "hidrógeno pesado", el resultado puede ser hidruro de deuterio HD o gas de deuterio D 2 .Estos compuestos son materiales de partida útiles en la producción química fina;sin embargo, la abundancia natural de estos gases es baja y las técnicas utilizadas para producir D 2 son caros e intensivos en energía. Los investigadores de la Universidad de Osaka ahora han desarrollado un catalizador que promueve la producción selectiva de D 2 y HD del material de partida económico ácido fórmico en presencia de D 2 O. Sus hallazgos se publican en Comunicaciones de la naturaleza .
El ácido fórmico FA tiene baja toxicidad, alto contenido de hidrógeno y también es de bajo costo y no es inflamable, lo que lo convierte en un atractivo material de almacenamiento de hidrógeno. Por lo tanto, se ha dedicado un esfuerzo significativo para optimizar el uso de FA como fuente de hidrógenoSin embargo, las reacciones reportadas previamente para producir gases de deuterio a partir de FA han requerido la costosa forma de deuterio de FA como material de partida y materiales de alta toxicidad. Además, el uso de procesos homogéneos, donde el catalizador y los reactivos son la misma fase, tienehizo que la recuperación de los catalizadores fuera desafiante y costosa a gran escala.
Los investigadores informan de un proceso catalizado heterogéneamente, en el que el catalizador es una fase diferente a la de los reactivos, utilizando un nanocatalizador de aleación a base de paladio PdAg. El catalizador se apoya en un sustrato de sílice modificado con grupos amina que promueven la reacción.Se encontró que los grupos amina eran centrales para la viabilidad de la reacción y se demostró una correlación entre la basicidad de los grupos amina utilizados y la selectividad de la reacción.
"Los procesos catalizados heterogéneamente son ventajosos ya que reducen la necesidad de separaciones difíciles", explica el autor principal del estudio, Kohsuke Mori. "Otras ventajas de nuestro proceso son el material de partida de ácido fórmico rentable y el control sobre el gas del producto que hemos demostradoajustando los grupos amina en la superficie del catalizador. También demostramos que la reacción de intercambio H / D que conduce a la formación de los gases isótopos de hidrógeno implica un efecto de túnel cuántico ".
Las moléculas que contienen deuterio en lugar de hidrógeno son herramientas de investigación extremadamente útiles en química y ciencias de la vida debido a sus distintas propiedades de los núcleos de deuterio en comparación con los equivalentes de hidrógeno.
"La demanda de productos deuterados continúa aumentando a medida que sus aplicaciones se desarrollan y se generalizan; por lo tanto, es importante hacer que la producción de precursores sea más accesible", explica la autora correspondiente del estudio, Hiromi Yamashita. "Japón, en particular, depende en gran medida demateriales importados, por lo que esperamos que nuestro catalizador conduzca a sistemas viables de bajo costo que puedan satisfacer la creciente demanda global ".
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Materiales proporcionados por Universidad de Osaka . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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